基于 NXP MC33771 及 S32K144 的智慧汽車 BMS 動力電池管理一體式系統(tǒng)方案

BMS（Battery Management System）電池管理系統(tǒng)，是針對電動汽車鋰電池的管理系統(tǒng)，連接電動汽車最核心部件“電池”與整車的關(guān)鍵紐帶。BMS是電動汽車電池的精準(zhǔn)“調(diào)音師”，一般來說，BMS 可以幫忙解決電池間不一致性愈趨明顯、電池效率、壽命變差和嚴重時可能導(dǎo)致起火燃燒等安全問題。隨著人們對新能源車續(xù)航能力以及電池安全性的追求持續(xù)增長，電池管理系統(tǒng)BMS日益受到重視。

一般來說，BMS由一個主控單元和多個從控單元組成，從控單元直接連接電池包（Battery Pack），采集電池的電壓、電流和溫度等，主控單元通過CAN匯流排或Daisy Chain（菊輪鏈）通信等方式管理多個從控單元。大聯(lián)大世平推出的基于NXP S32K144的BMS一體機解決方案支持菊輪鏈和CAN網(wǎng)路。具有極大的靈活性，可滿足不同客戶的需求。

硬體設(shè)計

控制部分

使用 NXP S32K144 作為 BMS 的控制處理單元，一方面留有CAN BUS 可以與其他的 BMU及其它 ECU 連接，接受車身諸多感測器的信號，另一方面使用 SPI 直接或透過 NXP MC33664 轉(zhuǎn)為 Transformer Physical Layer ( TPL ) 與 NXP MC33771 AFE IC通信，獲取 AFE 采集的資料。S32K144 的特色如下：

· ARM Cortex-M4 up to 112Mhz；

· Flash/RAM-512 KB/64KB；

· 豐富的外設(shè)資源： 4 × 16bit timer、1 × 32bit LP timer、RTC、4 x LPSPI(with 1 emulated SPI by Flex IO)、4 x LPUART、 3 x FlexCAN 、2 x16（12-bit）ADC

· Function Safety ASIL-B

· S32K 系列有多種產(chǎn)品可供客戶選擇，并且配套豐富的支援工具供客戶開發(fā)

AFE 電池芯控制 IC

MC33771是為汽車設(shè)計的SMARTMOS鋰離子電池控制器IC混合動力 （ HEV ） 和電動汽車 （ EV ） 等應(yīng)用以及工業(yè)應(yīng)用儲能系統(tǒng) （ ESS ） 和不間斷電源等應(yīng)用（ UPS ） 系統(tǒng)。

透過ADC轉(zhuǎn)換抓取電池電壓和電流并包含庫侖計數(shù)和溫度測量。通過 Serial Peripheral Interface （ SPI ） 或 Transformer Isolation （ TPL ） 到微控制器進行處理。

· 6 V ≤ VPWR ≤ 61.6 V工作，瞬態(tài)電壓75 V

· 7 ~ 14 節(jié)電池芯測量

· 0 Mbps TPL or 4.0 Mbps SPI 傳輸模式

· 最大總電壓測量誤差為8 mV

· 最大支援300 mA被動電池平衡和診斷

· 設(shè)計支持ISO 26262，最高ASIL D安全能力

· 符合AECQ-100標(biāo)準(zhǔn)

調(diào)試界面截圖

功能演示照片

? 場景應(yīng)用圖

? 展示版照片

? 方案方塊圖

? 核心技術(shù)優(yōu)勢

① 監(jiān)測單節(jié)電池的電壓、溫度

② 監(jiān)測整串的電壓、電流、溫度

③ 單節(jié)電池之間具有被動均衡功能

④ 電池包之間采用 CAN 匯流排或者菊輪煉連接

⑤ 帶有多種保護和診斷功能

⑥ 支援 SPI/TPL 兩種可選配的通信方式

? 方案規(guī)格

① 單顆 MC33771 可監(jiān)測 7 到 14 串電池

② 內(nèi)置被動均衡電流開關(guān)管，最大支援300 mA 被動均衡電流

③ 內(nèi)置庫倫計，用于電流檢測

④ ASIL C 芯片功能安全等級

⑤ 可支援 63 顆 MC33771 級聯(lián)

⑥ 檢測精度 2 mV

⑦ 支援 43 種內(nèi)部自檢測功能

⑧ 65 us 內(nèi)同步測量電壓電流