【解決方案】小電驢的BMS——麻雀雖小五臟俱全

本文導讀

在新能源高速發(fā)展的今天，電池在各行各業(yè)的應用越發(fā)廣泛，對于電池系統(tǒng)的智能化、自動化控制，以及對電池系統(tǒng)的實時狀態(tài)監(jiān)測顯得越來越重要。立功科技使用MPS的MP2797模擬前端，實現(xiàn)適用于電動兩輪車的BMS方案。

MP2797，是MPS公司生產(chǎn)的一款用于7到16串電池的電池管理芯片，集成高邊驅動器，具有庫倫計數(shù)功能的高精度電池監(jiān)控和保護器。該方案中，選用MP2797作為BMU的模擬前端，負責監(jiān)控電池信息。

方案簡介

低壓部分可實現(xiàn)或可擴展的功能：1. 使用EEPROM的數(shù)據(jù)存儲功能存儲電池組信息。2. 通過CAN 總線進行對電池組的實時監(jiān)控以及對AFE的實時控制。3. 低壓部分預留了藍牙透傳以及高邊開關，可支持客戶的自定義需求4. 處理AFE上報的電池組的相關錯誤。5. 自主的SOC和SOH算法。

高壓部分：1. AFE MP2797對電池包的總電壓，充放電電流，負載端電壓，單體電池電壓進行監(jiān)控 ，并通過I2C接口實時反饋數(shù)據(jù)到MCU端。同時，MP2797對每節(jié)電池的電壓和電流有同步采集的功能，可用于進行電池內阻的計算。2. AFE對電池高溫/低溫，電池過壓/欠壓，充電/放電過流等狀態(tài)進行監(jiān)控，并且進行硬件保護和觸發(fā)中斷及故障。3. 流經(jīng)采樣電阻的電流由MP2797自帶庫侖計進行電流積分，用于計算SOC。4. 通過外部均衡電路，對電池組進行被動均衡。5. 各種硬件保護措施。

方案特性與優(yōu)勢

支持7-16節(jié)串聯(lián)電池組

MP2797可以支持7-16串的電池連接，可以通過軟件編程去增加或減少檢測的電池數(shù)量，支持最大的電池包電壓到86V。該BMS解決方案可以支持最大16節(jié)電池，60V電池包應用。

高精度的電流電壓測量

MP2797內部集成了兩個獨立的ADC模塊，一個15位的ADC用于單體電池電壓監(jiān)測，常溫下電壓測量誤差在5mV以內。另外一個ADC通過外部采樣電阻測量充放電電流，支持16位的高精度ADC采集，常溫下測量誤差不超過0.5%。

高邊MOSFET驅動

MP2797通過高邊的MOSFET驅動，可以節(jié)省外部的隔離器和電源隔離，同時也提高了系統(tǒng)的安全性。

內置軟啟動

MP2797通過軟啟動的配置，可以利用主通道的MOSFET給輸出電容充電，節(jié)省了旁路啟動電路，也保證了主功率管的安全性。

電池發(fā)熱監(jiān)測

MP2797可以測量芯片溫度，并且復用15位電壓采樣ADC，提供獨立4個NTC引腳進行外部NTC電阻溫度采樣，用于電池溫度監(jiān)測或PCB板溫度監(jiān)測。

硬件可編程保護

過壓欠壓，過流，過溫，短路檢測等。若是出現(xiàn)相關的錯誤， MOSFET可以配置為硬件關斷，同時也可以配置中斷反饋給MCU，MP2797的GPIO1和GPIO2可以配置為MOSFET控制輸入腳，MCU通過控制GPIO1和GPIO2來關斷MOSFET。

電池均衡

MP2797支持內部最大58mA的均衡電流，該設計采用外部均衡，均衡電流為80mA。

實時的電池數(shù)據(jù)監(jiān)控

圖2 MP2797-BMS上位機監(jiān)控界面

該方案配套如上圖所示的上位機軟件，通過CAN總線進行通信。若是上位機啟動了讀取ADC數(shù)據(jù)，MCU便會定時向上位機上報電池組的信息。若是AFE檢測到了電池組的錯誤，MCU也會通過總線上報錯誤信息，并且在上位機進行顯示。同時上位機也可以通過相關指令控制BMS的FET，進行ADC掃描，以及讀ADC數(shù)據(jù)等功能。

集成SOC算法和SOH算法

支持基于安時積分的SOC算法。以及基于電池循環(huán)次數(shù)計算的SOH算法。

配備電池測試架

配備電池測試架，通過電阻電容模擬電池組?？梢酝ㄟ^調節(jié)測試架上的滑片去調節(jié)各個模擬單體的電壓大小，可作為在沒有真實電池組時的AFE功能測試。

應用場景

該設計除了可用于做電動兩輪車的電池管理，同樣可以應用于家用儲能，戶外儲能，工業(yè)和通訊備電，電動工具等方向上。

審核編輯：湯梓紅