基於 NXP MC33771 及 S32K144 的智慧汽車 BMS 動力電池管理一體式系統方案

BMS(Battery Management System)電池管理系統,是針對電動汽車鋰電池的管理系統,連接電動汽車最核心部件“電池”與整車的關鍵紐帶。BMS是電動汽車電池的精准“調音師”,一般來說,BMS 可以幫忙解決電池間不一致性愈趨明顯、電池效率、壽命變差和嚴重時可能導致起火燃燒等安全問題。隨著人們對新能源車續航能力以及電池安全性的追求持續增長,電池管理系統BMS日益受到重視。


一般來說,BMS由一個主控單元和多個從控單元組成,從控單元直接連接電池包(Battery Pack),採集電池的電壓、電流和溫度等,主控單元通過CAN匯流排或Daisy Chain(菊輪鏈)通信等方式管理多個從控單元。大聯大世平推出的基於NXP S32K144的BMS一體機解決方案支持菊輪鏈和CAN網路。具有極大的靈活性,可滿足不同客戶的需求。

硬體設計

控制部分

使用 NXP S32K144 作為 BMS 的控制處理單元,一方面留有CAN BUS 可以與其他的 BMU及其它 ECU 連接,接受車身諸多感測器的信號,另一方面使用 SPI 直接或透過 NXP MC33664 轉為 Transformer Physical Layer ( TPL ) 與 NXP MC33771 AFE IC通信,獲取 AFE 採集的資料。S32K144 的特色如下:

  • ARM Cortex-M4 up to 112Mhz;
  • Flash/RAM-512 KB/64KB;
  • 豐富的外設資源: 4 × 16bit timer、1 × 32bit LP timer、RTC、4 x LPSPI(with 1 emulated SPI by Flex IO)、4 x LPUART、 3 x FlexCAN 、2 x16(12-bit)ADC
  • Function Safety ASIL-B
  • S32K 系列有多種產品可供客戶選擇,並且配套豐富的支援工具供客戶開發

AFE 電池芯控制 IC

MC33771是為汽車設計的SMARTMOS鋰離子電池控制器IC混合動力 ( HEV ) 和電動汽車 ( EV ) 等應用以及工業應用儲能係統 ( ESS ) 和不間斷電源等應用( UPS ) 系統。

透過ADC轉換抓取電池電壓和電流並包含庫侖計數和溫度測量。通過 Serial Peripheral Interface ( SPI ) 或 Transformer Isolation ( TPL ) 到微控制器進行處理。

  • 6 V ≤ VPWR ≤ 61.6 V工作,瞬態電壓75 V
  • 7 ~ 14 節電池芯測量
  • 0 Mbps TPL or 4.0 Mbps SPI 傳輸模式
  • 最大總電壓測量誤差為8 mV
  • 最大支援300 mA被動電池平衡和診斷
  • 設計支持ISO 26262,最高ASIL D安全能力
  • 符合AECQ-100標準

調試介面截圖



功能演示照片




►場景應用圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

① 監測單節電池的電壓、溫度 ② 監測整串的電壓、電流、溫度 ③ 單節電池之間具有被動均衡功能 ④ 電池包之間採用 CAN 匯流排或者菊輪鍊連接 ⑤ 帶有多種保護和診斷功能 ⑥ 支援 SPI/TPL 兩種可選配的通信方式

►方案規格

① 單顆 MC33771 可監測 7 到 14 串電池 ② 內置被動均衡電流開關管,最大支援300 mA 被動均衡電流 ③ 內置庫倫計,用於電流檢測 ④ ASIL C 晶片功能安全等級 ⑤ 可支援 63 顆 MC33771 級聯 ⑥ 檢測精度 2 mV ⑦ 支援 43 種內部自檢測功能 ⑧ 65 us 內同步測量電壓電流

技術文檔

類型標題檔案
操作手冊User Manual