低成本MCU开发的BMS方案合集

发布时间：2024-12-27 阅读量：3587 来源: 我爱方案网作者: bebop

摘要：BMS的芯片方案通常围绕电池管理IC构建，在一个封装中集成低功耗MCU和高性能模拟前端(AFE)，并提供开发工具来支持开发安全可靠的锂电池管理系统。BMS的适用范围十分广泛，从最基础的消费类应用，如手机、笔记本电脑、电动工具、电动摩托车等，到通信基站、电动汽车、光伏备用电源、军事装备等工业应用。

BMS全称是Battery Management System，它是配合监控电池状态的设备，主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元；防止电池出现过充电和过放电现象，延长电池的使用寿命；实时采集电池的状态信息，上传数据到后台实现远程监控。

汽车BMS中的电池管理模块主要硬件电路包括：主动均衡、AFE、MCU、隔离电路等。其中AFE是包含传感器接口、模拟信号调理(Conditioning，包括阻抗变换、程控增益放大、滤波和极性转换等)电路、模拟多路开关、采样保持器、ADC、数据缓存以及控制逻辑等部件的集成组件。有些AFE还带有MCU、DAC和多种驱动电路。

MCU 作为计算平台，需要满足AEC-Q100、ISO26262 等认证。以ADI 48V 油电混合BMS系统为例，MCU 起到继电器控制、SOC/SOH 估计、均衡控制、电芯电压、电流、温度数据收集、数据存储等作用。

我爱方案网配合原厂发展方案商生态，今天推荐基于极海APM32F103、恩智浦NXPS32K144开发的汽车BMS方案。

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方案一：基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案

一般BMS由一个主控单元和多个从控单元组成，从控单元直接连接电池包(BatteryPack)，采集电池的电压、电流和温度等，主控单元通过CAN汇流排或DaisyChain(菊轮链)通信等方式管理多个从控单元。基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案支持菊轮链和CAN网路。具有极大的灵活性，可满足不同客户的需求。

使用NXPS32K144作为BMS的控制处理单元，一方面留有CANBUS可以与其他的BMU及其它ECU连接，接受车身诸多感测器的信号，另一方面使用SPI直接或透过NXPMC33664转为TransformerPhysicalLayer(TPL)与NXPMC33771AFEIC通信，获取AFE采集的资料。

核心技术优势

· 监测单节电池的电压、温度

· 监测整串的电压、电流、温度

· 单节电池之间具有被动均衡功能

· 电池包之间采用CAN汇流排或者菊轮炼连接

· 带有多种保护和诊断功能

· 支援SPI/TPL两种可选配的通信方式

方案规格

· 单颗MC33771可监测7到14串电池

· 内置被动均衡电流开关管，最大支援300mA被动均衡电流

· 内置库伦计，用于电流检测

· ASILC芯片功能安全等级

· 可支援63颗MC33771级联

· 检测精度2mV

· 支援43种内部自检测功能

· 65us内同步测量电压电流

方案二：一体式智能BMS电池管理系统应用方案

极海半导体智能电池管理系统应用方案，支持实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息，可配合外部设备如整车控制器交换信息，解决电池系统中安全性、可用性、易用性、使用寿命等关键问题，有效延长电池使用寿命，提高电池能源的利用率。

方案特点

· 采用 APM32F103RCT7系列车规级 MCU

· 支持6~18V超宽电源输入

· 支持42串电压采集（精度±5mV）

· 支持12路温度采集（温度±1℃）

· 支持多路CAN通讯，整车CAN支持特定帧唤醒

· 8路高边驱动，4路低边，均支持三态检测

· 支持分流器和霍尔传感器等高精度电流检测

· 系统支持OTA远程升级、带升级失败程序回滚等功能

APM32F103RCT7芯片框图

极海APM32F103RCT7产品特性

· 基于Arm® Cortex®-M3内核，工作主频96MHz

· 内置256KB FLASH，有效支持大量数据的OTA升级

· 工作温度覆盖-40℃~105℃，对复杂工作环境具有高适应性，保障系统稳定运行

· 12-bit 高精度ADC，可协助AFE做采集精度补偿，并可准确检测功率器件，防止过温故障

· 集成丰富的外设接口，可实时有效地与模拟前端、霍尔传感器等外设传感器进行通信

· 支持双CAN接口，符合2.0A/2.0B（主动）规范，通信速率高达1Mbit/s，支持USB和CAN独立工作，满足车身控制、仪表通信、整车充电控制、监控以及标定操作需求

· 芯片ESD等级高达5.5KV，抗干扰能力强，对电磁环境有更高容忍度

· 通过AEC-Q100车规认证、IEC61508 SIL3功能安全认证

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