在新能源高速发展的今天,电池在各行各业的应用越发广泛,对于电池系统的智能化、自动化控制,以及对电池系统的实时状态监测显得越来越重要。立功科技使用MPS的MP2797模拟前端,实现适用于电动两轮车的BMS方案。
MP2797,是MPS公司生产的一款用于7到16串电池的电池管理芯片,集成高边驱动器,具有库伦计数功能的高精度电池监控和保护器。该方案中,选用MP2797作为BMU的模拟前端,负责监控电池信息。
方案简介
低压部分可实现或可扩展的功能:
1. 使用EEPROM的数据存储功能存储电池组信息。
2. 通过CAN 总线进行对电池组的实时监控以及对AFE的实时控制。
3. 低压部分预留了蓝牙透传以及高边开关,可支持客户的自定义需求
4. 处理AFE上报的电池组的相关错误。
5.自主的SOC和SOH算法。
高压部分:
1. AFE MP2797对电池包的总电压,充放电电流,负载端电压,单体电池电压进行监控 ,并通过I2C接口实时反馈数据到MCU端。同时,MP2797对每节电池的电压和电流有同步采集的功能,可用于进行电池内阻的计算。
2. AFE对电池高温/低温,电池过压/欠压,充电/放电过流等状态进行监控,并且进行硬件保护和触发中断及故障。
3. 流经采样电阻的电流由MP2797自带库仑计进行电流积分,用于计算SOC。
4. 通过外部均衡电路,对电池组进行被动均衡。
5. 各种硬件保护措施。
方案特性与优势
支持7-16节串联电池组
MP2797可以支持7-16串的电池连接,可以通过软件编程去增加或减少检测的电池数量,支持最大的电池包电压到86V。该BMS解决方案可以支持最大16节电池,60V电池包应用。
高精度的电流电压测量
MP2797内部集成了两个独立的ADC模块,一个15位的ADC用于单体电池电压监测,常温下电压测量误差在5mV以内。另外一个ADC通过外部采样电阻测量充放电电流,支持16位的高精度ADC采集,常温下测量误差不超过0.5%。
高边MOSFET驱动
MP2797通过高边的MOSFET驱动,可以节省外部的隔离器和电源隔离,同时也提高了系统的安全性。
内置软启动
MP2797通过软启动的配置,可以利用主通道的MOSFET给输出电容充电,节省了旁路启动电路,也保证了主功率管的安全性。
电池发热监测
MP2797可以测量芯片温度,并且复用15位电压采样ADC,提供独立4个NTC引脚进行外部NTC电阻温度采样,用于电池温度监测或PCB板温度监测。
硬件可编程保护
过压欠压,过流,过温,短路检测等。若是出现相关的错误, MOSFET可以配置为硬件关断,同时也可以配置中断反馈给MCU,MP2797的GPIO1和GPIO2可以配置为MOSFET控制输入脚,MCU通过控制GPIO1和GPIO2来关断MOSFET。
电池均衡
MP2797支持内部最大58mA的均衡电流,该设计采用外部均衡,均衡电流为80mA。
实时的电池数据监控
图2MP2797-BMS上位机监控界面
该方案配套如上图所示的上位机软件,通过CAN总线进行通信。若是上位机启动了读取ADC数据,MCU便会定时向上位机上报电池组的信息。若是AFE检测到了电池组的错误,MCU也会通过总线上报错误信息,并且在上位机进行显示。同时上位机也可以通过相关指令控制BMS的FET,进行ADC扫描,以及读ADC数据等功能。
集成SOC算法和SOH算法
支持基于安时积分的SOC算法。以及基于电池循环次数计算的SOH算法。
配备电池测试架
配备电池测试架,通过电阻电容模拟电池组。可以通过调节测试架上的滑片去调节各个模拟单体的电压大小,可作为在没有真实电池组时的AFE功能测试。
应用场景
该设计除了可用于做电动两轮车的电池管理,同样可以应用于家用储能,户外储能,工业和通讯备电,电动工具等方向上。
审核编辑:刘清
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原文标题:【解决方案】小电驴的BMS——麻雀虽小五脏俱全
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