吸尘器和扫地机常用BMS拓扑

一路上

近年来，无绳吸尘器和扫地机器人越来越普及，给人们的生活带来了极大的便利。而电池包作为吸尘器和扫地机器人的核心部件，不仅关系到产品的使用体验，同时也关系到用户的生命安全，因此需要格外地关注。

无绳吸尘器电池包目前市面上主要为7串电池组，有时也会为5串或6串。而扫地机器人的电池包，目前主流则为4串。根据不同的需求，可以将吸尘器/扫地机器人电池组的BMS拓扑分为三类：电量计型，模拟前端+MCU型，硬件保护型。下面分别对这三种BMS拓扑以及相应的TI产品进行介绍。

电量计型
如图1所示为电量计型BMS拓扑示意图。仅电量计单颗芯片，结合电流采样电阻，保护开关构成电池包。该方案的优点是使用单颗芯片即可实现电量计算，电池监控以及保护。

图1. 电量计型BMS拓扑

图1中采用的电量计支持2-6s电池组，有型号阻抗跟踪算法，电量精度可达1%，并且能够对电池老化进行跟踪，在电池老化的情况下仍然能够保证高电量精度。集成了过压，欠压，过流，短路，过温，欠温等20多种保护功能，可以对电池进行全方位的保护。而集成的高边驱动则可以保证即使在保护触发后，电量计仍然能够和主机进行通信。集成内部均衡电路，保证了不同电芯之间的电量均衡，延长设备的整体续航时间，提升用户体验。

模拟前端+MCU型
图2所示为模拟前端+MCU型BMS拓扑示意图。该拓扑与电量计型类似，只是将电量计替换为模拟前端和MCU。该拓扑和电量计型拓扑相比，该方案不再自带电量计算功能，但仍可通过MCU结合电压电流采样数据进行电量计算，电量精度取决于采样精度和电量算法。

图2. 模拟前端+AFE型BMS拓扑

图2中采用的集成了过压，欠压，过流，短路，过温，欠温等多种保护功能，可以对电池进行全方位的保护。集成的高边驱动则可以保证即使在保护触发后，仍然能够和主机进行通信。此外保证了不同电芯之间的电量均衡，延长了设备的整体续航时间。

硬件保护型
图3所示为硬件保护型BMS拓扑示意图。仅由保护IC，结合电流采样电阻，保护开关构成电池包。该方案的优点很明显： 简单，价格便宜。但缺点同样明显： a. 功能有限，仅支持保护功能，并且保护值不可配置，灵活性较差； b. 不具备电量计算功能，需要主机端额外具备电量计算能力。因此该拓扑更适合应用于低成本或者主机侧能力较强的场合。

图3. 硬件保护型BMS拓扑

图3中可以采用硬件的可以集成了过压，欠压，过流，短路，过温，欠温等多种保护。

其它
某些产品会对保护提出更高的要求，需要具备二段保护，来进一步提高电池包的防护等级。
作者：Li, Jayden