一、概 述
目前，隨著市場(chǎng)對(duì)于輕便兩輪車的需求增加，鋰電池在電動(dòng)兩輪車動(dòng)力系統(tǒng)中的普及率也進(jìn)一步提升。對(duì)于電池系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化控制，以及對(duì)電池系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯得越來越重要。
即將在2026實(shí)施的新歐標(biāo)要求從物理安全、環(huán)境耐受性、情境模擬、電氣安全以及系統(tǒng)保護(hù)等五個(gè)維度對(duì)電動(dòng)兩輪車動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行全面評(píng)估。測(cè)試項(xiàng)目包括機(jī)械測(cè)試（如振動(dòng)、沖擊、跌落）、環(huán)境測(cè)試（如結(jié)露、溫度變化）、模擬車輛事故測(cè)試（如擠壓、浸水、燃燒）、電氣測(cè)試（如短路、接觸電流）以及系統(tǒng)功能測(cè)試（如過充保護(hù)、散熱失效）。通過這些嚴(yán)格測(cè)試的篩選，電池在各種極端條件下的安全性和穩(wěn)定性將得到保障。此外新歐標(biāo)還要求電池管理系統(tǒng)（BMS）具備多種功能，能夠?qū)崟r(shí)讀取電池狀態(tài)，監(jiān)控電池使用狀況，從而保護(hù)電池系統(tǒng)，延長電池使用壽命。
晶華微依托自主研發(fā)的兩款17串AFE模擬前端芯片，SDM91117/SDM91217，搭建多款電動(dòng)兩輪車與電動(dòng)三輪車BMS保護(hù)板方案，可滿足客戶從10串、13串、15串、16串以及17串的不同需求場(chǎng)景，覆蓋新歐標(biāo)、美標(biāo)等行業(yè)全新標(biāo)準(zhǔn)。
13串新歐標(biāo)電動(dòng)兩輪車保護(hù)板方案
10-17串兩輪車應(yīng)用框圖
從上圖可以看出，電動(dòng)兩輪車的BMS主要分為以下幾個(gè)部分：
1.電池信息采集，保護(hù)電路；
2.MCU控制部分，包含SOC、SOH等算法；
3.充放電功率通路；
4.通信電路。
二、方案功能介紹
1. 電池信息采集，保護(hù)電路
此電路包含單體電池采集使用的模擬前端AFE，內(nèi)部集成MOS控制驅(qū)動(dòng)電路，AFE通過采集電芯的電壓、電流和溫度，在過壓、欠壓、欠溫、過流或短路的情況下控制充放電MOS關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)。AFE內(nèi)部集成均衡電路，也可以外加均衡電路實(shí)現(xiàn)均衡電流調(diào)節(jié)。
2. MCU控制部分
MCU通過I²C和模擬前端AFE通信，獲取模擬前端讀取到的電壓、電流、溫度等信息，通過MCU將模擬前端的V、I、T等信息并結(jié)合電池充放電模型計(jì)算出SoC和SOH。在電池信息異常上報(bào)并智能控制AFE實(shí)現(xiàn)充放電管理。
3. 充放電功率通路
AFE內(nèi)部集成NMOS低邊驅(qū)動(dòng)，也可以外掛高邊驅(qū)動(dòng)電路。
4. 通信傳感
為了方便用戶實(shí)時(shí)了解電動(dòng)車電池包的電壓、電流、溫度等情況，BMS集成藍(lán)牙/WiFi通信電路或者是RS-485，通過藍(lán)牙/WiFi可以將電池信息實(shí)時(shí)同步到用戶手機(jī)端。
綜上所述，晶華微電動(dòng)兩輪車BMS方案包含模擬前端的信息采集、保護(hù)電路、MCU
SoC計(jì)算，充放電功率通路和可選的BT/WiFi通信和RS-485通信。該BMS方案將電池組單體電壓、電流、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并上報(bào)用戶，并根據(jù)用戶設(shè)定的保護(hù)參數(shù)進(jìn)行自我控制，在電池組工作異常的情況下及時(shí)關(guān)斷充放電。該方案通用性比較強(qiáng)，可以根據(jù)用戶需求，在10~17串范圍內(nèi)電池串?dāng)?shù)，采用低邊驅(qū)動(dòng)同口設(shè)計(jì)方案，充放電電流高達(dá)60-80A，兼容NCM、LFP等鋰電池。
三、方案特點(diǎn)
方案特點(diǎn)電池參數(shù)檢測(cè)：檢測(cè)電池總電壓、電流、單體電壓、溫度；
電池狀態(tài)估計(jì)：SoC、SOH、容量統(tǒng)計(jì)；
故障診斷、告警保護(hù)：電池過欠壓、過欠溫、過流短路、采集故障等告警保護(hù)；
充放電控制、均衡管理：智能控制電池充放電、充電均衡；
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：參數(shù)修改、故障現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取、固件更新；
通信控制：通信方式有CAN、RS485，可以和上位機(jī)、負(fù)載設(shè)備、充電機(jī)、顯示設(shè)備、4G模塊、藍(lán)牙模塊等通信。
四、方案選型
SDM91217 7~17節(jié)鋰電池組BMS前端芯片
電壓測(cè)量±2mV@25℃，全溫范圍小于±10mV；
16 位 Sigma-Delta ADC，所有電壓的測(cè)試周期最短為25ms；
20 位 Sigma-Delta ADC，專門用于電流測(cè)量，可編程數(shù)字濾波；
支持最高 400kHz 的 I²C 通信；
低功耗：關(guān)斷模式 2uA，休眠模式 22uA，深度休眠模式 5uA，測(cè)量模式 150uA；
BUS-BAR 功能；
內(nèi)置獨(dú)立看門狗功能；
超高 ESD 防護(hù)能力，HBM ±4kV；
須搭配 MCU 使用。
SDM91117-10~17節(jié)鋰電池組BMS前端芯片
電壓測(cè)量 ±5mV@25℃，全溫范圍內(nèi)小于±15mV；
支持最高 400kHz 的 I²C 通信；
低功耗：關(guān)斷模式最低電流為 9uA，睡眠模式電流為 65uA，測(cè)量模式電流為 125uA；
EEPROM 可設(shè)置過壓、欠壓、過流、過溫等一、二級(jí)保護(hù)閾值；
二次過充電保護(hù)功能；
內(nèi)置可提供 30mA 電流的均衡開關(guān)，同時(shí)支持外部均衡開關(guān)擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部自動(dòng)奇偶均衡；
可獨(dú)立運(yùn)行各種保護(hù)，無需 MCU 參與；
可配置庫侖積分功能，實(shí)現(xiàn)電量累計(jì)；
指示每串電芯狀態(tài)及內(nèi)置看門狗功能。
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