STMicroelectronics STEVAL-BMS114電池管理系統(tǒng) (BMS) 評估板可操作1至31個鋰離子電池節(jié)點，提供詳細的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，用于檢測每節(jié)電池的電壓、電流和溫度。每個電池節(jié)點管理4至14節(jié)電池，電壓范圍為48V至800V。該板采用L99BM114多節(jié)電池監(jiān)控和平衡IC，通過堆棧電壓測量、電池電壓測量、溫度測量和庫侖計數(shù)來獲取電池節(jié)點狀態(tài)。測量和診斷任務(wù)既可按需執(zhí)行，也可通過可編程的周期間隔定期執(zhí)行。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics STEVAL-BMS114 BMS評估板數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

• 搭載L99BM114多節(jié)電池監(jiān)控和平衡IC
• 對每節(jié)電池和整個電池節(jié)點的電壓監(jiān)控
• 每個電池單元的電壓、電流和溫度檢測
• 5個GPIO，用于連接溫度傳感器作為NTC
• L99BM114上搭載一個NTC，用于檢測芯片溫度
• 無源平衡
• 緊湊尺寸：100 mmx76 mm

布局

STEVAL-BMS114電池管理系統(tǒng)評估板技術(shù)解析?

一、核心特性與設(shè)計架構(gòu)

STEVAL-BMS114是STMicroelectronics基于L99BM114芯片開發(fā)的高壓BMS評估板，專為工業(yè)級電池管理系統(tǒng)設(shè)計，具有以下技術(shù)亮點：

• ?多節(jié)點支持?：可管理1至31個鋰離子電池節(jié)點，每個節(jié)點支持4-14節(jié)串聯(lián)電芯，覆蓋48V至800V電壓范圍。
• ?全參數(shù)監(jiān)測?：集成電壓（單芯/總堆）、電流、溫度三合一傳感網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)置5個GPIO連接NTC溫度傳感器。
• ?智能平衡?：支持被動均衡技術(shù)，通過L99BM114芯片實現(xiàn)精準的電荷再分配。
• ?緊湊型設(shè)計?：100mm×76mm PCB面積，符合工業(yè)設(shè)備空間限制要求。

二、關(guān)鍵硬件實現(xiàn)

1. L99BM114主控芯片

作為系統(tǒng)核心，該芯片提供：

• ?ISO-SPI通信?：通過雙線差分信號（ISOHP/ISOHM）實現(xiàn)節(jié)點間隔離通信，噪聲免疫力優(yōu)于傳統(tǒng)SPI。
• ?可編程診斷周期?：支持按需或周期性執(zhí)行測量任務(wù)，數(shù)據(jù)通過外部MCU計算SOC/SOH。
• ?安全保護機制?：實時監(jiān)測過壓/欠壓、過熱狀態(tài)，觸發(fā)硬件級保護。

2. 典型電路設(shè)計要點

• ?電源濾波?：VBAT輸入級采用三級濾波（47nF陶瓷電容+MPZ2012S102ATD25磁珠+10μF電解電容）抑制高頻噪聲。
• ?電流檢測?：差分放大器配合ISENSEP/ISENSEM引腳實現(xiàn)±1%精度的庫侖計數(shù)。
• ?熱管理設(shè)計?：PCB布局將高壓域（L99BM114）與低壓域（MCU接口）分區(qū)，通過內(nèi)部NTC和外部熱敏電阻雙重監(jiān)控。

三、系統(tǒng)拓撲配置

評估板支持兩種工作模式：

1. ?單訪問菊花鏈拓撲?
   • 通過ISOLport連接MCU板，ISOHport串聯(lián)從節(jié)點
   • 典型應(yīng)用：非隔離需求的低成本方案（見圖2）
2. ?雙訪問環(huán)形拓撲?
   • 節(jié)點間完全隔離，通過L99BM1T轉(zhuǎn)換器構(gòu)建冗余通信環(huán)
   • 優(yōu)勢：高可靠性工業(yè)場景（見圖3）

四、典型應(yīng)用建議

1. ?硬件調(diào)試?
   • 平衡電阻選型：建議采用60.4Ω精密電阻（如R15/R18）匹配NTC網(wǎng)絡(luò)
   • GPIO配置：GPIO1_FAULT_H/GPIO2_FAULT_L用于級聯(lián)報警輸出
2. ?軟件集成?
   • 通信協(xié)議：需實現(xiàn)ISO-SPI數(shù)據(jù)包解析，注意20us的最小SCK脈沖寬度
   • 校準流程：上電后需執(zhí)行VTREF（參考電壓）自校準

五、設(shè)計驗證參考

• ?測試點布局?：關(guān)鍵信號（如ISOHP、FAULTH）預(yù)留SMA測試座（P1/P2）
• ?EMC優(yōu)化?：所有高速信號線伴地走線，間距≥3×線寬（參見圖4原理圖）