隨著電池管理系統(tǒng) （BMS） 正在改變電動交通方式，我們在今年年初發(fā)布了L9963E ，以應對中國和全球的新能源汽車。該設(shè)備具有獨特的架構(gòu)，使其能夠測量 4 到 14 個串聯(lián)電池而沒有任何去同步延遲，我們的測試表明，可以菊花鏈式連接 31 個設(shè)備，同時仍然享受不到 4 μs 的延遲。

然而，L9963E 遠遠超出了簡單的電壓測量或典型的庫侖計數(shù)器，這就是為什么我們還發(fā)布了一份白皮書來深入研究 BMS 設(shè)計的復雜性。此外，為了進一步幫助工程師和決策者，我們想看看在開發(fā)電池管理系統(tǒng)時必須考慮的五件事。

為什么要使用電池管理系統(tǒng)？

BMS 測量電池單元的電流和電壓，并將該信息發(fā)送到將確定電池狀態(tài)的應用程序，稱為充電狀態(tài)或 SOC。這些測量通過計算電池的實際最大容量來幫助確定電池的健康狀態(tài) （SOH） 和剩余使用壽命 （RUL），該容量會隨著時間的推移而減少。它將估計電池是否仍然正常工作或需要更換，并可以啟用額外的優(yōu)化。通過確定每個電池單元的 SOC 和 SOH，BMS 可以平衡其充電和放電以確保均勻磨損，從而延長電池的使用壽命并提取更多性能。如今，L9963E 在確保電池安全運行方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

1. L9963E：注意精確測量和快速操作

了解準確性

傳統(tǒng)上，工程師首先關(guān)注的是 BMS 的準確性。如果系統(tǒng)不準確，用戶將因缺乏相關(guān)信息而遭受巨大的挫敗感。因此，BMS 不僅必須以高精度測量每個電池的狀態(tài)，而且必須異?？焖俚販y量，否則，當 IC 完成讀取堆棧中的最后一個電池時，報告的第一個電池的測量值為不再準確，并且應用程序?qū)⒉粫峁┓从硨嶋H充電狀態(tài)的結(jié)果。

±2 mV 的最大誤差

L9963E 提供業(yè)內(nèi)最佳精度之一，最大誤差為 ±2 mV，同時測量電流以了解每個電池的實際容量。此外，該設(shè)備的架構(gòu)確保每個單元都有特定的資源來處理傳感元件捕獲的電氣數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上，競爭模型將在單元之間共享這些資源。但是，通過為每個單元提供專用資源，我們可以提供同步讀數(shù)并避免去同步延遲。菊花鏈中的 L9963E 還通過提供 2.66 Mbps 帶寬的串行總線進行通信，而大多數(shù)行業(yè)的帶寬徘徊在 1 Mbps 左右。因此，讀取和處理 434 個信元需要 4 毫秒到 16 毫秒。

2.電池管理系統(tǒng)：注意安全，這是首要任務

了解安全

BMS 的一個特性，太多的設(shè)計師往往會忽視它的安全性。系統(tǒng)的準確性為其性能服務，但也將確定電池是否存在過壓和欠壓，或者系統(tǒng)是否出現(xiàn)過熱或過流。例如，在發(fā)生碰撞事故時，電動汽車必須確定電池不再符合典型規(guī)范，并且必須啟動關(guān)機，否則損壞可能是災難性的。

唯一冗余

此類功能需要一款堅固耐用且即使在惡劣環(huán)境下仍能正常工作的 IC。防止在汽車高速巡航時錯誤地啟動停機的任何錯誤讀數(shù)也很重要。因此，L9963E 具有獨特的冗余功能，使其能夠交叉檢查其模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 以保證其準確性。如果它們不再可靠，該設(shè)備可以強制相鄰的 ADC 接管有故障的 ADC 并解決問題。

3. L9963E：注意每成本比率的性能

隨著電動汽車變得越來越便宜，成本限制變得越來越重要。畢竟，功能強大但價格太高的 IC 會失去很多吸引力。L9963E 通過提供豐富的功能列表而不擴大其裸片尺寸而與眾不同，從而保持成本效益。此外，傳統(tǒng)的 BMS IC 需要與每個電池并聯(lián)的外部齊納二極管。在系統(tǒng)組裝過程中，系統(tǒng)無法知道哪個電池將首先與連接器接觸，并且由于它始終是隨機事件，因此每個電池上的齊納二極管可以保護 IC。L9963E 的熱插拔和穩(wěn)健架構(gòu)意味著工程師可以不用這些齊納二極管，從而簡化了 PCB 并降低了總體成本。

4. L9963E：通過 2 個評估板和一個強大的 MCU 超越原型

了解生態(tài)系統(tǒng)

成功的電池管理系統(tǒng)始于簡單的概念驗證。想出一個功能豐富的設(shè)計絕非易事，通常需要一個工作演示來說服客戶。ST 為其 L9963E 提供兩個評估板。第一個是EVAL-L9963E-MCU，包括一個微控制器，并帶有一個圖形用戶界面STSW-L9963E，可幫助開發(fā)人員更快地創(chuàng)建應用程序。第二個，EVAL-L9963E-NDS，連接到第一個，將多個 L9963E 放在菊花鏈中。

將 L9963E 與 SPC58 合唱一起使用

我們的許多客戶都喜歡將 L9963E 與SPC58 Chorus微控制器配對，因為具有 6 MB 或更多存儲空間的型號提供了應用程序存儲來自 BMS 的大量數(shù)據(jù)點所需的所有容量，而其多核架構(gòu)使開發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂谝粋€核心用于此應用程序，其他核心用于典型流程。MCU還包含很多接口，有6條FlexCAN總線，讓整個設(shè)計更加靈活。事實上，工程師需要超越 BMS 進行思考，將 SPC58 Chorus 與 L9963E 一起使用可以使這個過程更加順暢。

5. 電池管理系統(tǒng)：關(guān)注未來應用從現(xiàn)在開始

所有工程師都試圖盡可能地讓他們的設(shè)計適應未來，但在電池管理系統(tǒng)的情況下，設(shè)計不僅要考慮明天的汽車，還要考慮現(xiàn)在使用 BMS 的所有新產(chǎn)品，例如電動自行車和踏板車，或便攜式醫(yī)療設(shè)備等。L9963E 足夠靈活，可以適應比傳統(tǒng)電動汽車更多的設(shè)計。由于其能夠測量少至四節(jié)電池、其小型 10 mm x 10 mm TQFP64EP 封裝及其成本效益，公司可以輕松地在多種類型的車輛或應用中使用相同的 ST 器件，從而節(jié)省開發(fā)成本。

審核編輯：郭婷