本文導(dǎo)讀

我國電動兩輪車目前仍是以鉛酸電池為主，但隨著“雙碳”及新國標(biāo)政策助力，鋰電化成為了電動兩輪車發(fā)展的新趨勢。模擬前端AFE負(fù)責(zé)對電池組的監(jiān)控與保護(hù)，【MPS】先進(jìn)的模擬前端MP2797脫穎而出。

MP2797，是MPS公司生產(chǎn)的一款用于7到16串電池的電池管理芯片，集成高邊驅(qū)動器，具有庫倫計數(shù)功能的高精度電池監(jiān)控和保護(hù)器。該方案中，選用MP2797作為BMU的模擬前端，負(fù)責(zé)監(jiān)控電池信息。

AFE簡介

鋰電池在使用過程中最怕就是過充電、過放電，一旦過充電或者過放電，電池性能就會受到損壞，會影響電池容量、降低壽命等，更嚴(yán)重還有可能發(fā)生起火事件?，F(xiàn)在時不時會發(fā)生“電動車自燃事件”，這是BMS系統(tǒng)功能出現(xiàn)問題導(dǎo)致的后果。而AFE是BMS電池管理系統(tǒng)的傳感單元，其重要性可想而知。 模擬前端（AFE）MP2797是一顆用于7-16串BMS電池監(jiān)測保護(hù)芯片，支持SPI或I2C通信，集成高邊驅(qū)動，具有庫侖計功能，58mA內(nèi)部均衡電流能力同時可以選擇驅(qū)動外部平衡FET，具備軟硬件雙重保護(hù)，提高其安全性能。

圖 1MP2797應(yīng)用示意

安全機制

1. 電池電壓電流監(jiān)測

通過15位的模數(shù)變換器ADC對Cell電壓、溫度進(jìn)行高精度監(jiān)控，通過16位的模數(shù)變換器ADC對PACK電流、庫侖計數(shù)進(jìn)行高精度監(jiān)控，以便實時掌握電池組狀態(tài)，更加安全地使用電池。

2. 硬件可編程保護(hù)

充電/放電過流保護(hù)（OCP）

充電/放電短路保護(hù)（SCP）

電池欠壓保護(hù)（UVP）和過壓保護(hù)（OVP）

電池低溫/高溫保護(hù)

芯片高溫保護(hù)

3. 通信CRC校驗

支持8位循環(huán)冗余校驗（CRC），提高通信可靠性

4.DSG/CHG FET軟啟動

軟啟動可以避免在大容性負(fù)載連接的情況下FET導(dǎo)通過程中損壞FET。通過軟件打開軟啟動，相關(guān)寄存器配置導(dǎo)通斜率，導(dǎo)通斜率越小軟啟動就越安全，但是如果過小會帶來FET功耗大發(fā)熱問題，所以需要根據(jù)實際情況來選擇合適的斜率。

5.預(yù)充安全控制

可以采用GPIO1HV管腳來控制帶限流電阻的PMOS電路對PACK電容器進(jìn)行預(yù)充電。一旦PACK電容器充至相對較高的電壓，DSG FET就可以在低Vds條件下安全導(dǎo)通。導(dǎo)通時間可通過不同的電阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，但大功率電阻是必要的。

6.故障通知

MP2797提供兩個可配置的中斷，分別是xAlert和GPIO3管腳，可在發(fā)生故障時報告不同的故障事件。

7.WDT看門狗

通過配置相關(guān)寄存器配置參數(shù)，實現(xiàn)WDT功能。

8.斷線檢測

支持Cell斷線檢測，以避免采集到假電壓值，假電壓值不能代表電芯的真實電壓，如果當(dāng)成真實電壓，則會造成過充或者過放電。

成本控制優(yōu)勢

1. 極具特色的高邊驅(qū)動

避免了斷開時地浮空的問題，可驅(qū)動多個并聯(lián)的NMOS，與低邊驅(qū)動相比，節(jié)省了隔離電源和信號隔離器件。

2. 內(nèi)置軟啟動功能

可避免啟動電流過大帶來的安全隱患，節(jié)省旁路啟動電路。

3. 內(nèi)部集成被動均衡MOS

節(jié)省了外部均衡電路，同時也大大減少了PCB板面積。

目標(biāo)應(yīng)用

電動兩輪車、儲能、工業(yè)等。

圖 2方案Demo實物

審核編輯：湯梓紅