STMicroelectronics AEK-POW-BMSLV電池管理系統(tǒng)評(píng)估板利用汽車級(jí)元件連接電池組，監(jiān)控每個(gè)電池的充電狀態(tài)(SoC)和健康狀況(SOH)。AEK-POW-BMSLV通過無源放電管理電池電量平衡，實(shí)施已預(yù)裝在板載SPC58EC80E5微控制器上的軟件。

數(shù)據(jù)手冊(cè)；*附件：STMicroelectronics AEK-POW-BMSLV電池管理系統(tǒng)板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

STMicro AEK-POW-BMSLV專門設(shè)計(jì)用于管理電壓范圍低于60V的低電壓應(yīng)用的電池管理系統(tǒng)，例如摩托車輔助電源和電動(dòng)自行車。多功能CAN2.0A/B協(xié)議支持集成到多個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)高效的元件通信。

AEK-POW-BMSLV具有兩個(gè)CAN端口，可實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)連接，另外四個(gè)高側(cè)通道輸出優(yōu)化了配電。BMS適用于各種電池配置，支持4至14節(jié)串行連接的電池。

特性

用于外部通信的SPI
可配置窗口看門狗
系統(tǒng)喚醒特性和點(diǎn)火喚醒
故障收集控制單元 (FCCU) 用于收集micro產(chǎn)生的最終問題，根據(jù)實(shí)施的邏輯執(zhí)行一些操作，例如系統(tǒng)關(guān)斷
從SPSB100到微控制器的故障安全診斷
對(duì)每節(jié)電池和整個(gè)電池節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電壓和電流監(jiān)控
8個(gè)GPIO將溫度傳感器連接為NTC，其中4個(gè)GPIO連接到微控制器，另4個(gè)連接到L9963E
通過100kΩ外部電阻器執(zhí)行無源平衡
尺寸：145mm x 65mm
屬于汽車開發(fā)套件生態(tài)系統(tǒng)

布局

功能框圖

基于ST AEK-POW-BMSLV評(píng)估板的電池管理系統(tǒng)技術(shù)解析

一、產(chǎn)品架構(gòu)與核心器件

STMicroelectronics推出的AEK-POW-BMSLV評(píng)估板是專為低壓應(yīng)用設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)(BMS)完整解決方案，其核心架構(gòu)包含：

?主控單元?
- SPC58EC80E5QMC1X：32位Power Architecture微控制器，負(fù)責(zé)SOC(荷電狀態(tài))和SOH(健康狀態(tài))計(jì)算
- 工作頻率達(dá)180MHz，集成CAN FD和FlexRay接口
?電池監(jiān)測(cè)芯片?
- L9963E：AEC-Q100認(rèn)證的多節(jié)電池監(jiān)測(cè)IC
- 支持4-14節(jié)串聯(lián)電池監(jiān)測(cè)，集成被動(dòng)均衡功能(通過100kΩ外部電阻實(shí)現(xiàn))
?隔離通信?
- L9963T：SPI轉(zhuǎn)隔離SPI雙向收發(fā)器
- 采用ISOSPI協(xié)議實(shí)現(xiàn)差分通信，增強(qiáng)噪聲抗擾度

二、關(guān)鍵技術(shù)特性

2.1 電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)通過以下方式實(shí)現(xiàn)精確監(jiān)測(cè)：

?電壓監(jiān)測(cè)?：每個(gè)電芯獨(dú)立測(cè)量(精度±5mV)
?溫度監(jiān)測(cè)?：8個(gè)GPIO連接NTC溫度傳感器
?電流檢測(cè)?：集成庫(kù)侖計(jì)數(shù)功能
?算法實(shí)現(xiàn)?：采用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行SOC估算

2.2 安全保護(hù)機(jī)制

?電壓保護(hù)?：過壓(OV)/欠壓(UV)保護(hù)
?溫度保護(hù)?：過熱關(guān)斷功能
?接觸器控制?：通過VNQ7050AJ四通道高邊驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)快速斷開
?故障收集?：專用FCCU(故障收集控制單元)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)保護(hù)

2.3 通信接口

雙CAN接口(2.0A/B協(xié)議)
隔離SPI通信通道
通過SPSB100 PMIC集成的CAN FD增強(qiáng)外部通信

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 電動(dòng)兩輪車BMS設(shè)計(jì)

該評(píng)估板特別適合48V以下系統(tǒng)：

支持14串鋰電池組管理
被動(dòng)均衡電流約50mA(通過100kΩ電阻)
集成接觸器驅(qū)動(dòng)電路

3.2 汽車低壓輔助系統(tǒng)

符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)
工作溫度范圍-40℃至125℃
支持31個(gè)設(shè)備的菊花鏈拓?fù)?/li>

四、硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

?電源管理設(shè)計(jì)?
- SPSB100 PMIC提供：
  - 3.3V/3A(BUCK1)
  - 5V/3A(BUCK2)
  - 1V/6A(BUCK3)輸出
- 集成窗口看門狗和喚醒功能
?PCB布局建議?
- 145x65mm緊湊尺寸
- 關(guān)鍵信號(hào)走線建議：
  - ISOSPI差分對(duì)長(zhǎng)度匹配
  - 模擬地(AGND)與數(shù)字地分離
?散熱設(shè)計(jì)?
- 主要發(fā)熱元件：
  - VNQ7050AJ(導(dǎo)通電阻35mΩ)
  - SPC58 MCU(需考慮計(jì)算負(fù)載)

五、軟件開發(fā)支持

?AutoDevKit生態(tài)系統(tǒng)?
- 提供預(yù)裝算法演示：
  - 14節(jié)電池SOC估算
  - 串口輸出(115200bps)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
?關(guān)鍵寄存器配置?
- L9963E工作模式設(shè)置：
  - 周期性測(cè)量間隔配置
  - 被動(dòng)均衡使能控制
?診斷功能?
- 通過CAN接口輸出：
  - 單體內(nèi)阻變化趨勢(shì)
  - SOH衰減預(yù)警

六、設(shè)計(jì)驗(yàn)證建議

?基礎(chǔ)測(cè)試項(xiàng)目?
- 電芯電壓測(cè)量精度驗(yàn)證
- 均衡功能有效性測(cè)試
- CAN通信壓力測(cè)試
?可靠性測(cè)試?
- ISO 7637-2汽車電子脈沖測(cè)試
- 高溫老化試驗(yàn)(SOH算法驗(yàn)證)

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