意法半導(dǎo)體AEK-POW-BMSNOTX電池管理系統(tǒng) (BMS) 評(píng)估板基于L9963E鋰離子電池監(jiān)控和保護(hù)芯片，設(shè)計(jì)用于高可靠性汽車應(yīng)用。 L9963E主要通過(guò)堆棧電壓測(cè)量、電池電壓測(cè)量、溫度測(cè)量和庫(kù)侖計(jì)數(shù)來(lái)監(jiān)控電池和電池節(jié)點(diǎn)狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)需要執(zhí)行測(cè)量和診斷任務(wù)，也可以通過(guò)可編程周期間隔定期執(zhí)行。測(cè)量數(shù)據(jù)可用于外部微控制器執(zhí)行電荷平衡以及計(jì)算充電狀態(tài) (SOC) 和健康狀況 (SOH)。嵌入式L9963E用作收發(fā)器，通過(guò)SPI直接與MCU通信。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX BMS評(píng)估板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

專用于輔助電池組的非隔離式電池管理節(jié)點(diǎn)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)SPI協(xié)議直接連接MCU。該板非常適合用于輔助電池系統(tǒng)為連接到您車輛的設(shè)備（例如音頻系統(tǒng)、車窗清潔系統(tǒng)、座椅加熱、照明系統(tǒng)、燈光信號(hào)和氣候控制系統(tǒng)）供電（即使發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)行），確保為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和車輛電氣要求保留主啟動(dòng)電池。STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX提供詳細(xì)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，用于檢測(cè)每節(jié)電池的電壓，并管理4至14節(jié)電池。可以檢測(cè)整個(gè)電池組的電流。這種感測(cè)允許詳細(xì)說(shuō)明每個(gè)電池組的充電狀態(tài)，從而詳細(xì)說(shuō)明所有電池組的充電狀態(tài)。

充電狀態(tài)支持評(píng)估剩余電池容量，這相當(dāng)于剩余的驅(qū)動(dòng)范圍。出于維護(hù)原因，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)充電狀態(tài)估算至關(guān)重要。根據(jù)我們的SOC計(jì)算算法，SOC與其標(biāo)稱值（即電池新時(shí)的值）的差異越大，電池組中的電池就越大，放電的風(fēng)險(xiǎn)就越大。因此，隨著時(shí)間推移，充電狀態(tài)的演變可以確定電池的健康狀況 (SOH) 或讓電池組發(fā)現(xiàn)電池有過(guò)放電或過(guò)充電風(fēng)險(xiǎn)的早期跡象。

特性

• 設(shè)有符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的L9963E汽車用多節(jié)電池監(jiān)控/平衡IC
• 對(duì)每節(jié)電池和整個(gè)電池節(jié)點(diǎn)的電壓監(jiān)控
• 對(duì)整個(gè)電池節(jié)點(diǎn)的電流檢測(cè)
• 4個(gè)GPIO，用于連接電池組連接器上的NTC傳感器
• 3個(gè)NTC傳感器，可連接CN3、CN4和CN5連接器
• 1個(gè)NTC傳感器，用于測(cè)量電路板溫度
• CN1連接器，用于通過(guò)SPI與MCU板進(jìn)行通信
• CN2連接器，用于診斷功能
• CN6連接器，用于MCU ADC，專用于NTC傳感器讀取
• 提供無(wú)源平衡
• 緊湊型100mm x 76mm尺寸
• 屬于汽車開發(fā)套件生態(tài)系統(tǒng)

框圖

基于ST L9963E的汽車輔助電池BMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、評(píng)估板核心特性解析

STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX評(píng)估板是針對(duì)汽車輔助電池系統(tǒng)的完整解決方案，其設(shè)計(jì)圍繞L9963E芯片展開，具有以下關(guān)鍵技術(shù)特性：

?硬件架構(gòu)亮點(diǎn)?

• 多層級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)：支持4-14節(jié)電池串聯(lián)管理，每節(jié)電池獨(dú)立電壓采樣精度達(dá)±2mV
• 集成式傳感系統(tǒng)：包含4路GPIO連接外部NTC傳感器，板載3路NTC接口及1路板溫傳感器
• 緊湊型設(shè)計(jì)：100mm×76mm尺寸滿足汽車電子空間限制要求
• 安全隔離設(shè)計(jì)：通過(guò)MPZ2012S102ATD25磁珠實(shí)現(xiàn)電源濾波隔離

?L9963E芯片核心功能?

• AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證，工作溫度范圍-40℃至125℃
• 支持31級(jí)菊花鏈拓?fù)?，減少布線復(fù)雜度
• 可編程監(jiān)測(cè)周期（最低100ms間隔）
• 集成被動(dòng)平衡MOSFET（最大60mA平衡電流）

二、電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1. 被動(dòng)平衡控制策略

提供兩種工作模式：

• ?手動(dòng)模式?：通過(guò)SPI指令直接控制L9963E內(nèi)部MOSFET（CN1接口）
• ?自動(dòng)模式?：預(yù)設(shè)平衡時(shí)長(zhǎng)（最長(zhǎng)24小時(shí)），支持低功耗"silent balancing"狀態(tài)
  平衡電阻選用60.4Ω/1W規(guī)格，確保4.2V電池單節(jié)最大耗散功率300mW

2. 故障保護(hù)機(jī)制

• 硬件級(jí)保護(hù)：STD105N10F7AG MOSFET實(shí)現(xiàn)負(fù)載短路保護(hù)
• 軟件診斷：通過(guò)GPIO1_FAULT_H/GPIO2_FAULT_L雙路信號(hào)上報(bào)
• 熱插拔保護(hù)：JP1跳線配置100kΩ上拉電阻防護(hù)

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景配置

汽車輔助電源系統(tǒng)

?連接拓?fù)涫纠?/strong>?：

1. 主控單元：SPC58 Chorus系列MCU（ASIL-B/D認(rèn)證）
2. 通信接口：SPI時(shí)鐘速率可配置1MHz/4MHz
3. 傳感器網(wǎng)絡(luò)：
   • 電流檢測(cè)：ISENSEP/ISENSEM差分輸入（R61=0Ω時(shí)量程±100A）
   • 溫度檢測(cè)：NTC 10KΩ B值3435K（C67-C70濾波電容）

?參數(shù)配置建議?：

四、設(shè)計(jì)驗(yàn)證要點(diǎn)

1. ?EMC測(cè)試?：
   • 電源端需滿足ISO 7637-2脈沖抗擾度要求
   • 信號(hào)線布置遵循100MHz阻抗匹配原則
2. ?熱仿真建議?：
   • 持續(xù)工作條件下，L9963E結(jié)溫應(yīng)控制在110℃以內(nèi)
   • 平衡MOSFET需保證PCB銅箔面積≥50mm2

五、行業(yè)應(yīng)用趨勢(shì)

1. ?智能平衡技術(shù)?：下一代方案將引入基于模型預(yù)測(cè)控制（MPC）的主動(dòng)平衡
2. ?云端BMS?：通過(guò)CAN FD接口實(shí)現(xiàn)SOC數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳
3. ?AI故障預(yù)測(cè)?：利用L9963E歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練早期故障模型