AEK-POW-BMS63EM

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AEK-POW-BMS63EM

描述

AEK-POW-BMS63EM是一款电池管理系统 (BMS) 评估板，可处理1到31个锂离子电池节点。每个电池节点管理4到14个电芯，电压范围为48 V至64 V。

借助两个嵌入式收发器，该评估板既可作为BMS菊花链中的首节点，连接6节、10节（采用配置A或B，详见UM3185）或14节电芯的电池包，也可接入双路访问环BMS链路中使用。

借助板载SPC58NN84E7微控制器中预装的软件，该评估板能够监控每个电池的荷电状态 (SoC) 和健康状态 (SOH)，并通过被动放电方式实现电池均衡管理。

该评估板配备两个支持灵活CAN2.0协议的CAN端口，便于系统集成并保障各组件间的高效通信。

板载器件包括：SPC58NN84E7、L9963F、L9963T、LM2902W和STGAP2GS。

SPC58NN84E7车规级微控制器负责根据L9963F通过L9963T ISOSPI<>SPI收发器提供的测量数据，计算所连接电池包的SoC和SOH。

电源管理集成电路 (PMIC) 为整个板卡供电，仅BMS（首节点）模块除外。

该PMIC集成四路DC/DC转换器：三路降压转换器（5 V、3.3 V和0.97 V）及一路升压控制器 (9.5 V)。此外，还集成两路5 V LDO。

5 V降压转换器的输出用于为微控制器及L9963T等其他主要外设供电，而LDO则为微控制器内置ADC供电。NVM流程虽已支持，但本评估板未予启用。因此采用意法半导体默认参数值。

借助L9963T收发器，MCU可通过ISOSPI协议与L9963F通信，从而利用差分通信增强抗噪性能。

L9963F专为使用锂电池包的混合动力 (HEV) 和纯电动 (BEV) 车辆设计，但其应用可扩展至其他交通和工业领域。

L9963F的主要功能是通过电池组电压测量、电芯电压测量、温度测量和库仑计数来监控电芯和电池节点状态。

测量和诊断任务可以按需执行或定期执行，周期间隔可编程。测量数据可由板载SPC58NN84E7微控制器读取，用于执行电荷均衡并计算荷电状态 (SoC) 和健康状态 (SOH)。

L9963T是一款通用型SPI转隔离SPI双向收发器，可在标准4线SPI接口与2线隔离接口之间进行双向数据透传。在本评估板中，两个收发器均配置为从机。

LM2902W通过NTC检测电池系统（即电池包内）的温度。

STGAP2GS在控制电路与功率电路之间提供电气隔离，从而提升系统的安全性和稳健性。因此，可保护控制侧（如微控制器）免受功率侧可能出现的过压或故障影响。

在本应用中，为将具有不同电芯数量的电池架连接至首节点，我们通过STGAP2GS栅极驱动器驱动的MOSFET，将电池包中缺失的电芯以及L9963F器件未使用的电芯短接。

未使用的电芯通过软件禁用，以避免对剩余电芯的读数及相关诊断产生误判，并防止潜在故障（如电芯欠压）。

标准BMS主要用于监测和保护电池包。保护功能可在欠过压和过热情况下使系统进入安全状态。

该评估板的安全功能包括过载和过压保护，以防范可能损害电池完整性的潜在问题；同时具备过放保护功能，以防止过度放电并延长电池寿命。

该评估板的核心功能可确保电池的健康状态与使用寿命。持续电压监测可提供有关电池状态的实时信息，从而快速检测出与理想电压水平的偏差，确保可靠性并预防潜在问题。

AEK-POW-BMS63EM提供了完善的监测网络，用于检测每节电芯的电压、电流和温度。在检测过程中，监测网络通过计算每个电池单体的SoC，从而获得所有电池包的整体充电状态。SoC可用于评估电池剩余容量，并据此估算剩余行驶里程。

如前所述，AEK-POW-BMS63EM可在两种不同的拓扑结构下工作：菊花链与双路访问环。

在菊花链配置中，一系列BMS连接至作为链首节点的AEK-POW-BMS63EM。

板载MCU通过SPI协议与板载L9963T收发器通信。该收发器将这些信号转换为ISO SPI信号，用于与菊花链中其他BMS节点通信。

收发器将SPI信号转换为隔离的SPI信号，不仅将需要的线缆数量从4根减少到2根，而且实现了差分通信，从而提高了抗噪性能。

借助第二个板载收发器，可实现双向通信，从而支持双路访问环配置。如果主环发生故障，则次环用作备选方案。数据在两个环中以相反方向传输，除非主环发生故障，否则环与环之间相互独立。两个环彼此连接，保持数据流动。

在本应用中，AEK-POW-BMS63EM是链首节点，其余节点可采用我们产品组合中的其他BMS评估板。

在AutoDevKit生态系统软件包中，我们基于SPC58NN84E7 MCU开发了面向双路访问环配置的演示应用程序示例，用于估算通过LG INR 18650 MJ1锂离子电池构成的、连接至AEK-POW-BMS63EM评估板的BMS节点中14节电芯的荷电状态 (SoC)。

SoC估算结果、电芯电压、电池包温度及电流可以通过串口以115200 bps的速率输出至PC端终端显示。