高精度采集+多重保护:高精度BMS方案合集

发布时间:2025-08-15 阅读量:824 来源: 我爱方案网 作者: bebop

当前主流的BMS架构是通过AFE (电池采样芯片)进行电芯电压和温度等信息的采集和电池均衡功能;MCU作为主控,主要作用是电流采集和电池包的总压采集、充放电逻辑控制、电池健康状态计算、对外通信 (通常需要CAN通信隔离收发器)AFE通过SPI通信将采集的信息传输到MCUMCU的供电一般采用隔离供电,电池经过隔离DC-DC降压变换器给MCU供电以及控制充放电MOS电路进行电池包的充放电管理。

目前例如48V家储、E-Bike、电动摩托车、叉车/AGV、基站备电、便携式储能的BMS多采用这种架构;而1500V的高压集储、800V家储以及380V工商业储能,需要通过电池包并联或串联组合以达到更高的送电功率,因此其BMS架构也会比较复杂,这就需要用到更高性能的MCU。

在此背景下,快包电子平台配合原厂发展方案商生态,推荐基于高性能MCU极海APM32F103恩智浦NXPS32K144开发的汽车BMS方案。


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方案一:基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案
一般BMS由一个主控单元和多个从控单元组成,从控单元直接连接电池包(BatteryPack),采集电池的电压、电流和温度等,主控单元通过CAN汇流排或DaisyChain(菊轮链)通信等方式管理多个从控单元。基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案支持菊轮链和CAN网路。具有极大的灵活性,可满足不同客户的需求。
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使用NXPS32K144作为BMS的控制处理单元,一方面留有CAN BUS可以与其他的BMU及其它ECU连接,接受车身诸多感测器的信号,另一方面使用SPI直接或透过NXPMC33664转为TransformerPhysicalLayer(TPL)与NXPMC33771AFEIC通信,获取AFE采集的资料。
核心技术优势
· 监测单节电池的电压、温度
· 监测整串的电压、电流、温度
· 单节电池之间具有被动均衡功能
· 电池包之间采用CAN汇流排或者菊轮炼连接
· 带有多种保护和诊断功能
· 支援SPI/TPL两种可选配的通信方式
方案规格
· 单颗MC33771可监测7到14串电池
· 内置被动均衡电流开关管,最大支援300mA被动均衡电流
· 内置库伦计,用于电流检测
· ASILC芯片功能安全等级
· 可支援63颗MC33771级联
· 检测精度2mV
· 支援43种内部自检测功能
· 65us内同步测量电压电流
方案二:一体式智能BMS电池管理系统应用方案
极海半导体智能电池管理系统应用方案,支持实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息,可配合外部设备如整车控制器交换信息,解决电池系统中安全性、可用性、易用性、使用寿命等关键问题,有效延长电池使用寿命,提高电池能源的利用率。
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方案特点
· 采用 APM32F103RCT7系列车规级 MCU
· 支持6~18V超宽电源输入
· 支持42串电压采集(精度±5mV)
· 支持12路温度采集(温度±1℃)
· 支持多路CAN通讯,整车CAN支持特定帧唤醒
· 8路高边驱动,4路低边,均支持三态检测
· 支持分流器和霍尔传感器等高精度电流检测
· 系统支持OTA远程升级、带升级失败程序回滚等功能
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APM32F103RCT7芯片框图
极海APM32F103RCT7产品特性
· 基于Arm® Cortex®-M3内核,工作主频96MHz
· 内置256KB FLASH,有效支持大量数据的OTA升级
· 工作温度覆盖-40℃~105℃,对复杂工作环境具有高适应性,保障系统稳定运行
· 12-bit 高精度ADC,可协助AFE做采集精度补偿,并可准确检测功率器件,防止过温故障
· 集成丰富的外设接口,可实时有效地与模拟前端、霍尔传感器等外设传感器进行通信
· 支持双CAN接口,符合2.0A/2.0B(主动)规范,通信速率高达1Mbit/s,支持USB和CAN独立工作,满足车身控制、仪表通信、整车充电控制、监控以及标定操作需求
· 芯片ESD等级高达5.5KV,抗干扰能力强,对电磁环境有更高容忍度
· 通过AEC-Q100车规认证、IEC61508 SIL3功能安全认证

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