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晶丰明源MCU和AFE,助力打造48V便捷式储能BMS应用

作者: 爱集微 05-16 11:52
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来源:晶丰明源 #晶丰明源# #BMS#
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近年来,全球便携式储能市场迎来爆发式增长,这一趋势的驱动源于户外休闲经济(如露营、徒步、自驾游)的蓬勃兴起。便捷式储能凭借高功率输出、智能管理等核心能力,可以支持手机、笔记本电脑、甚至电磁炉等大功率电器在户外充电,正逐步成为户外娱乐,户外作业的主流选择。因其轻便性,易捷性及采用锂离子电池的特点,便捷式储能产品也被称为户外移动电源,相当于是一个“大型充电宝”。

下文将详细介绍大联大世平集团推出的一款基于晶丰明源&凌鸥创芯主控MCU芯片LKS32MC453和AFE芯片BM81710H的48V便捷式储能BMS(电池保护系统)方案,是如何助力“大型充电宝”进行安全、高效供电的。  

48V 便捷式储能BMS方案

该款48V高边BMS方案,可以达到2000W的输出功率,具有电芯电压采集、电流采集、温度采集、被动均衡、充放电控制、高边开关、充放电同口等功能特点,支持:过压/欠压保护、高/低温保护、断线保护、过流保护等保护机制。

图1. 方案的展示板(125*87mm)

图2. 方案应用框图

具体方案规格支持 

  • 10 ~ 17 串三元锂电池、磷酸铁锂电池。  

  • 输入电压:8.5V~95V。

  • 持续充放电电流可达到 84A。

  • 高边开关:支持充电、放电的高边 NMOS 开关和预充电、预放电的高边 PMOS 开关。 

  • 支持过流保护、过压/欠压保护、短路保护、高/低温度保护。

  • 支持断线检测、负载和充电器接入检测。

  • 支持 0V 禁充保护。

  • 支持被动控制均衡。

  • 支持外部 ECTRL 管脚控制放电管。

  • 支持电子锁。

  • 支持 SOC、SOH。

  • 充放电同口。

  • 支持串口通讯。

  • 支持外部按键开启/关闭输出,并且通过 LED 灯指示输出状态。

  • 支持外部按键复位/重启。

  • 开发板尺寸 : 125 * 87 mm。

主控MCU芯片LKS32MC453

该方案内置一颗LKS32MC453 MCU, 集成主频192MHz 32位Cortex-M4F 内核,具有丰富的DSP指令,硬件浮点运算单元。内置高达256kB的Flash存储器,支持加密保护,最大40kB的SRAM。集成了高性能模拟器件、多种I/O端口和丰富的外设。内置12MHz高精度RC时钟和低速32kHz 低速时钟,可外挂12~24MHz外部晶振,内部PLL可提供最高 192MHz 时钟。

产品特性

  • 主频192MHz 32位Cortex-M4F内核

  • 256KB Flash,40KB SRAMB。

  • 包含 3路14Bit SAR ADC,2 Msps采样及转换速率。

  • 包含 2路12bit DAC 数模转换器。

  • 3个通用16位Timer、2个通用32位Timer、1个24bit systick 定时器。

  • 2 个 I2C 接口、2 个 SPI 接口、1路 CAN 接口和 3路 UART 接口

  • 1路独立DMA引擎, 共8个通道, 支持8、16、32bit传输

  • ADC自检模块,支持开路短路检查

  • 一个CRC模块

图3. MCU原理图

AFE芯片 BM81710H

AFE(电池管理系统模拟前端)芯片,作为实现模拟信号与数字信号的无缝衔接,可以在检测到故障时起到保护系统的作用,确保BMS的安全性。该方案采用晶丰明源BM81710H,是一款高集成高精度锂电池监控及全方位的安全保护芯片,且具有高边NMOS 充放电管驱动控制,适用于10-17 串三元锂或磷酸铁锂等多种电池包应用。

产品特性

  • 支持 10~17 串电池;

  • 输入电压:8.5V~95V;

  • 电池电压采集 ADC:14-bit/16-bitΔΣ ,精度:±5mV@2~4.25V/25℃;

  • 4 路温度检测 ADC:14-bit/16-bitΔΣ ,精度:±1℃@-40℃~85℃;

  • 母线电流采集 ADC:18-bit ΔΣ ,精度:±20μV@±5mV/25℃, ±0.2%@±200mV/25℃, ±0.3%@±200mV/(-40 ℃ ~85℃) ;

  • 带库仑计, 精度:±5%μVh,范围:±291271μVh ;

  • 支持充电、放电的高边 NMOS 管控制;

  • 支持预充电、预放电的高边 PMOS 管控制;

  • 通过 400kHz I2C 总线与 MCU 通讯,CRC-8 校验;

  • 支持过流保护、过压/欠压保护、断线保护、高/低温度保护;

  • 支持断线检测、负载和充电器接入检测;

  • 支持 0V 禁充保护;

  • 支持被动的硬件自主控制均衡和软件控制均衡;

  • 支持外部 ECTRL 管脚控制放电管;

  • 支持电子锁;

  • 耗电参数:130μA @full power mode/25℃,60μA @Normal sleep mode/25℃,10μA @deep sleep mode/25℃ ,1μA @shunt down mode/25℃ ;

  • 工作环境温度:-40~125℃

  • 封装:LQFP-48。

图4. AFE原理图  

总结  

为应对大功率设备的严苛供电需求,高效能和安全性成为便捷式储能BMS的重要衡量指标。此款48V便捷式储能BMS方案,通过晶丰明源主控MCU和AFE芯片的协同优势,实现了“高效供电”和“安全供电”的双重保障,为户外场景下的电器设备提供持久动力。

责编: 爱集微
来源:晶丰明源 #晶丰明源# #BMS#
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