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電池管理系統(tǒng) (BMS) 電動交通正在悄然改變。今年年初，意法半導(dǎo)體發(fā)布L9963E電池監(jiān)控保護芯片旨在解決包括中國在內(nèi)的全球電池管理系統(tǒng)設(shè)計問題。新產(chǎn)品采用獨特的架構(gòu)，可測量4-14個串聯(lián)電池單體，樣本信號之間的同步無延遲。測試結(jié)果證明，雖然菊花鏈可以連接 31個L9963E，但是整鏈延遲還是不到 4 μs。

然而，L9963E 它遠不止是一個簡單的電壓測量器或典型的庫侖計算器。因此，我們還發(fā)布了一份白皮書進行深入討論 BMS 設(shè)計的復(fù)雜性。此外，為了進一步幫助工程師和決策者設(shè)計BMS，在開發(fā)電池管理系統(tǒng)時，我們還想討論五個必須考慮的問題。

為什么要使用電池管理系統(tǒng)？

BMS 測量電池單體的電流和電壓，并將信息發(fā)送到充電狀態(tài) SOC確定電池運行狀態(tài)的應(yīng)用系統(tǒng)。電池實際最大容量在使用一段時間后會降低。BMS測量數(shù)據(jù)可以計算電池的實際最大容量，幫助系統(tǒng)確定電池的健康狀態(tài) (SOH) 剩余使用壽命 (RUL)，估計電池是否仍在正常工作或需要更換，并可使用額外的電池優(yōu)化功能。確定每個電池單體 SOC Dialog代理和 SOH狀況，BMS 能平衡電池單體的充放電操作，保證所有電池單體損耗均勻，從而延長電池的使用壽命，獲得更高的性能。現(xiàn)在，L9963E 它在確保電池安全運行方面也起著關(guān)鍵作用。

1.注意測量的準確性和速度

理解準確度

電動汽車中的動力電池組

長期以來，工程師首先關(guān)注的是 BMS 測量精度。假如系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)不準確，缺乏有價值的信息，用戶就會有很大的挫敗感。因此，在BMS 在測量每個電池單體的狀態(tài)時，精度必須很高，速度必須很快，否則，當(dāng)芯片讀取電池組的最后一個單體時，第一個單體的報告測量值不再準確，應(yīng)用系統(tǒng)無法提供真實反映電池充電狀態(tài)的結(jié)果。

最大誤差±2 mV

L9963E 電壓測量精度很高，最大誤差是 ±2 mV，還可以測量電流，了解每個電池單體的實際容量。此外，該產(chǎn)品的架構(gòu)確保每個電池單體都有處理芯片監(jiān)控電數(shù)據(jù)的特殊資源，而市場上的類似產(chǎn)品通常在電池單體之間共享數(shù)據(jù)處理資源。通過為每個單體提供特殊的處理資源，我們可以提供同步讀數(shù)，避免同步解除造成的延遲。在菊鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，L9963E 也可通過串行總線通信，帶寬達到2.66 Mbps，行業(yè)內(nèi)大部分帶寬都在徘徊 1 Mbps 左右。因此，閱讀和處理。 434 需要單個電池 4 毫秒到 16 毫秒。

2.電池管理系統(tǒng)：注意安全，這是首要任務(wù)

了解安全性

BMS 許多設(shè)計師經(jīng)常忽視安全。BMS系統(tǒng)的測量精度有助于提高電池性能，還可以確定電池上是否有過壓和過壓，或過熱或過流。例如，當(dāng)發(fā)生碰撞事故時，電動汽車必須能夠判斷電池參數(shù)不在正常安全值內(nèi)，并立即啟動電池關(guān)閉程序，否則將造成災(zāi)難性損失。

獨特冗余

這些功能要求芯片具有很高的魯棒性，即使在惡劣的環(huán)境下也能正常工作。防止讀數(shù)錯誤也很重要。在汽車高速巡航時，讀數(shù)錯誤會導(dǎo)致電池組關(guān)閉，這是非常危險的。L9963E 模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有獨特的冗余功能，可以交叉檢查 (ADC)，確保轉(zhuǎn)換結(jié)果準確。如果當(dāng)前ADC發(fā)生異常，L9963E可強制相鄰 ADC 接管異常ADC 并排除故障。

3.注重性價比

EVAL-L9963E-MCU

電動汽車越便宜，成本限制就越重要。功能強大但價格過高的芯片會失去大部分吸引力。與眾不同的是，L9963E提供豐富的功能，但不增加裸片尺寸，繼續(xù)保持成本效益。另外，傳統(tǒng)的 BMS芯片要求每個電池單體并聯(lián)一個外部齊納二極管。在組裝過程中，系統(tǒng)不知道哪個電池單體是第一個接觸連接器，這一直是一個隨機事件。因此，齊納二極管應(yīng)保護每個電池單體上的電池管理芯片。L9963E工程師可以簡化印刷電路板的布局，降低整體成本，而不需要這些齊納二極管。

4.兩個評估板配合一個強大的評估板 MCU，不僅可以開發(fā)原型，還可以開闊視野

了解生態(tài)系統(tǒng)

成功的電池管理系統(tǒng)始于簡單的概念驗證。ST 為 L9963E 提供兩個評估板。第一塊評估板 EVAL-L9963E-MCU包括帶圖形用戶界面軟件的微控制器 STSW-L9963E，它可以幫助開發(fā)人員更快地創(chuàng)建應(yīng)用程序。第二個評估板EVAL-L9963E-NDS插在第一塊板上，菊花鏈可以連接多個L9963E評估板。

L9963E 與 SPC58 Chorus配合使用

EVAL-L9963E-NDS

許多顧客喜歡將軍 L9963E 與 SPC58 Chorus MCU搭配使用，因為應(yīng)用程序需要保存 BMS該微控制器擁有6個系統(tǒng)輸出的大量數(shù)據(jù)點 MB 或者更高的存儲空間可以滿足應(yīng)用程序的所有存儲需求。多核架構(gòu)允許開發(fā)人員指定核心處理電池管理任務(wù)，并將其他核心分配給其他常見應(yīng)用程序。這款MCU還有許多外設(shè)接口，包括6個FlexCAN總線，使整個設(shè)計更加靈活。

5.電池管理系統(tǒng):關(guān)注未來，關(guān)注現(xiàn)在

所有工程師在設(shè)計產(chǎn)品時都試圖關(guān)注未來。然而，對于電池管理系統(tǒng)，設(shè)計不僅要考慮明天的汽車，還要考慮目前的使用 BMS 所有新產(chǎn)品，如電動自行車和踏板車，或便攜式醫(yī)療設(shè)備。L9963E 除傳統(tǒng)電動汽車外，還適用于許多其他設(shè)計。至少可以測量四個電池單體，10個 毫米 x 10 毫米 TQFP64EP 小包裝，以及成本效益，這些優(yōu)勢讓企業(yè)可以使用相同的 ST 各種開發(fā)各種類型的車輛或應(yīng)用程序，從而節(jié)省開發(fā)成本。