电子说
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 黄宇
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