浅谈BMS电池管理器件：AFE-MP2797

本文导读

我国电动两轮车目前仍是以铅酸电池为主，但随着“双碳”及新国标政策助力，锂电化成为了电动两轮车发展的新趋势。模拟前端AFE负责对电池组的监控与保护，【MPS】先进的模拟前端MP2797脱颖而出。

MP2797，是MPS公司生产的一款用于7到16串电池的电池管理芯片，集成高边驱动器，具有库伦计数功能的高精度电池监控和保护器。该方案中，选用MP2797作为BMU的模拟前端，负责监控电池信息。      

AFE简介

锂电池在使用过程中最怕就是过充电、过放电，一旦过充电或者过放电，电池性能就会受到损坏，会影响电池容量、降低寿命等，更严重还有可能发生起火事件。现在时不时会发生“电动车自燃事件”，这是BMS系统功能出现问题导致的后果。而AFE是BMS电池管理系统的传感单元，其重要性可想而知。   模拟前端（AFE）MP2797是一颗用于7-16串BMS电池监测保护芯片，支持SPI或I2C通信，集成高边驱动，具有库仑计功能，58mA内部均衡电流能力同时可以选择驱动外部平衡FET，具备软硬件双重保护，提高其安全性能。

图 1 MP2797应用示意

安全机制

1. 电池电压电流监测

通过15位的模数变换器ADC对Cell电压、温度进行高精度监控，通过16位的模数变换器ADC对PACK电流、库仑计数进行高精度监控，以便实时掌握电池组状态，更加安全地使用电池。

2. 硬件可编程保护

充电/放电过流保护（OCP）

充电/放电短路保护（SCP）

电池欠压保护（UVP）和过压保护（OVP）

电池低温/高温保护

芯片高温保护

3. 通信CRC校验

支持8位循环冗余校验（CRC），提高通信可靠性

4. DSG/CHG FET软启动

软启动可以避免在大容性负载连接的情况下FET导通过程中损坏FET。通过软件打开软启动，相关寄存器配置导通斜率，导通斜率越小软启动就越安全，但是如果过小会带来FET功耗大发热问题，所以需要根据实际情况来选择合适的斜率。

5. 预充安全控制

可以采用GPIO1HV管脚来控制带限流电阻的PMOS电路对PACK电容器进行预充电。一旦PACK电容器充至相对较高的电压，DSG FET就可以在低Vds条件下安全导通。导通时间可通过不同的电阻值进行调节，但大功率电阻是必要的。

6. 故障通知

MP2797提供两个可配置的中断，分别是xAlert和GPIO3管脚，可在发生故障时报告不同的故障事件。

7. WDT看门狗

通过配置相关寄存器配置参数，实现WDT功能。

8. 断线检测

支持Cell断线检测，以避免采集到假电压值，假电压值不能代表电芯的真实电压，如果当成真实电压，则会造成过充或者过放电。

成本控制优势

1. 极具特色的高边驱动

避免了断开时地浮空的问题，可驱动多个并联的NMOS，与低边驱动相比，节省了隔离电源和信号隔离器件。

2. 内置软启动功能

可避免启动电流过大带来的安全隐患，节省旁路启动电路。

3. 内部集成被动均衡MOS

节省了外部均衡电路，同时也大大减少了PCB板面积。

目标应用

电动两轮车、储能、工业等。

        图 2 方案Demo实物

审核编辑：汤梓红