意法半导体AEK-POW-BMSNOTX电池管理系统 (BMS) 评估板基于L9963E锂离子电池监控和保护芯片，设计用于高可靠性汽车应用。 L9963E主要通过堆栈电压测量、电池电压测量、温度测量和库仑计数来监控电池和电池节点状态。可以根据需要执行测量和诊断任务，也可以通过可编程周期间隔定期执行。测量数据可用于外部微控制器执行电荷平衡以及计算充电状态 (SOC) 和健康状况 (SOH)。嵌入式L9963E用作收发器，通过SPI直接与MCU通信。

数据手册：*附件：STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX BMS评估板数据手册.pdf

专用于辅助电池组的非隔离式电池管理节点通过标准SPI协议直接连接MCU。该板非常适合用于辅助电池系统为连接到您车辆的设备（例如音频系统、车窗清洁系统、座椅加热、照明系统、灯光信号和气候控制系统）供电（即使发动机未运行），确保为发动机起动和车辆电气要求保留主启动电池。STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX提供详细的监控网络，用于检测每节电池的电压，并管理4至14节电池。可以检测整个电池组的电流。这种感测允许详细说明每个电池组的充电状态，从而详细说明所有电池组的充电状态。

充电状态支持评估剩余电池容量，这相当于剩余的驱动范围。出于维护原因，长期监测充电状态估算至关重要。根据我们的SOC计算算法，SOC与其标称值（即电池新时的值）的差异越大，电池组中的电池就越大，放电的风险就越大。因此，随着时间推移，充电状态的演变可以确定电池的健康状况 (SOH) 或让电池组发现电池有过放电或过充电风险的早期迹象。

特性

• 设有符合AEC-Q100标准的L9963E汽车用多节电池监控/平衡IC
• 对每节电池和整个电池节点的电压监控
• 对整个电池节点的电流检测
• 4个GPIO，用于连接电池组连接器上的NTC传感器
• 3个NTC传感器，可连接CN3、CN4和CN5连接器
• 1个NTC传感器，用于测量电路板温度
• CN1连接器，用于通过SPI与MCU板进行通信
• CN2连接器，用于诊断功能
• CN6连接器，用于MCU ADC，专用于NTC传感器读取
• 提供无源平衡
• 紧凑型100mm x 76mm尺寸
• 属于汽车开发套件生态系统

框图

基于ST L9963E的汽车辅助电池BMS系统设计与应用

一、评估板核心特性解析

STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX评估板是针对汽车辅助电池系统的完整解决方案，其设计围绕L9963E芯片展开，具有以下关键技术特性：

‌硬件架构亮点‌

• 多层级监测网络：支持4-14节电池串联管理，每节电池独立电压采样精度达±2mV
• 集成式传感系统：包含4路GPIO连接外部NTC传感器，板载3路NTC接口及1路板温传感器
• 紧凑型设计：100mm×76mm尺寸满足汽车电子空间限制要求
• 安全隔离设计：通过MPZ2012S102ATD25磁珠实现电源滤波隔离

‌L9963E芯片核心功能‌

• AEC-Q100车规认证，工作温度范围-40℃至125℃
• 支持31级菊花链拓扑，减少布线复杂度
• 可编程监测周期（最低100ms间隔）
• 集成被动平衡MOSFET（最大60mA平衡电流）

二、电池管理系统关键技术实现

1. 被动平衡控制策略

提供两种工作模式：

• ‌手动模式‌：通过SPI指令直接控制L9963E内部MOSFET（CN1接口）
• ‌自动模式‌：预设平衡时长（最长24小时），支持低功耗"silent balancing"状态
  平衡电阻选用60.4Ω/1W规格，确保4.2V电池单节最大耗散功率300mW

2. 故障保护机制

• 硬件级保护：STD105N10F7AG MOSFET实现负载短路保护
• 软件诊断：通过GPIO1_FAULT_H/GPIO2_FAULT_L双路信号上报
• 热插拔保护：JP1跳线配置100kΩ上拉电阻防护

三、典型应用场景配置

汽车辅助电源系统

‌连接拓扑示例‌：

1. 主控单元：SPC58 Chorus系列MCU（ASIL-B/D认证）
2. 通信接口：SPI时钟速率可配置1MHz/4MHz
3. 传感器网络：
   • 电流检测：ISENSEP/ISENSEM差分输入（R61=0Ω时量程±100A）
   • 温度检测：NTC 10KΩ B值3435K（C67-C70滤波电容）

‌参数配置建议‌：

参数	推荐值	调节方式
采样周期	500ms	SPI寄存器0x12配置
平衡阈值	±20mV	寄存器0x18设置
OV/UV保护	4.25V/2.8V	寄存器0x1A-0x1B编程

四、设计验证要点

1. ‌EMC测试‌：
   • 电源端需满足ISO 7637-2脉冲抗扰度要求
   • 信号线布置遵循100MHz阻抗匹配原则
2. ‌热仿真建议‌：
   • 持续工作条件下，L9963E结温应控制在110℃以内
   • 平衡MOSFET需保证PCB铜箔面积≥50mm²

五、行业应用趋势

1. ‌智能平衡技术‌：下一代方案将引入基于模型预测控制（MPC）的主动平衡
2. ‌云端BMS‌：通过CAN FD接口实现SOC数据实时上传
3. ‌AI故障预测‌：利用L9963E历史数据训练早期故障模型