兆易创新:筑牢安全高效“芯”防线的工商业储能<span style='color:red'>BMS</span>方案
  在"双碳"目标加速落地的产业背景下,工商业储能作为电化学储能的核心应用领域正迎来爆发式增长。据相关机构统计,2024年1-10月,我国新增并网的工商业储能项目近950个,规模达2.37GW/5.31GWh。随着峰谷电价机制深化、电力应急需求攀升及可再生能源消纳压力加剧,储能系统在工业园区、数据中心等场景的渗透率快速提升,成为新型电力系统的重要组成部分。  然而,锂离子电池固有的热失控风险,叠加电池簇、BMS等多设备协同控制的技术复杂性,使安全可靠运行成为行业发展的核心挑战。在行业对安全解决方案需求迫切之际,兆易创新产品市场经理毛明歌近期发表了"基于 GD 新一代 MCU 的工商业储能 BMS 方案"专题演讲,该方案由兆易创新和深圳中电港技术股份有限公司联合开发,并采用了兆易创新GD32F527、GD32VW553和GD32C113系列MCU。演讲围绕硬件设计优化、安全保障机制等关键环节,提出了兼具技术前瞻性与工程实用性的安全解决路径,为破解行业痛点提供了新的思路。  技术优势突出、架构灵活的BMS方案  功能齐全-三级系统架构  在硬件架构设计上,该BMS方案采用三级系统架构:BMU部分采用GD32C113,BCU部分采用GD32F527,同时集成GD32VW53无线通信模块。毛明歌指出,方案提供标准化开发基础,客户可基于此快速开展二次开发,研发周期较传统模式缩短近 6个月。  该方案具备灵活适配性,可覆盖多种电压应用场景。其无线通讯模块支持设备状态远程监控,主控芯片GD32F527集成屏幕显示接口,可直接呈现电芯电压、电流等核心信息,便于维修人员直观掌握系统状态,无需额外外接设备。在通讯能力上,方案配置丰富接口,支持多机并联场景下的CAN与以太网连接,满足不同规模系统的组网需求。  功能齐全-烟&气&压检测  安全防护层面,方案集成环境传感器,可实时监测烟雾等异常状况;配套的高效管理平台兼具状态监控与数据分析功能,支持通过CAN和以太网实现数据交互,为系统安全运行提供多重保障。  毛明歌指出,整个方案具备四大技术优势:  首先是 BMS 方案支持自动编址技术,无需传统拨码开关,在节省硬件成本的同时,还能避免因拨码开关老化导致的系统寻址失效问题。  其次是实现电池智能均衡管理。方案通过采集每个电池单元的电压、电流等信息,可根据预设均衡策略自动调整各电池的充放电状态。值得一提的是,单节电芯的均衡电流可达 150毫安,实现高效能量均衡。  第三个优势是支持灵活扩展架构。该方案可在二级架构和三级架构之间灵活切换,BCU 与 BMU 设备数量支持自由配置,单个BCU最多可连接16个BMU,充分满足1500V系统的实际应用需求。  在升级方式上,方案支持云端升级与本地升级两种模式。其中云端升级无需人工现场操作,大幅提升运维便捷性。  安全可靠  安全性方面,该工商业储能BMS方案具备多级故障保护机制,可支持20余项分级故障保护。数据存储上采用本地与云端双重机制,本地可保存一周数据,云端则长期存储电芯历史数据,便于后续大数据分析。  方案还支持多路继电器粘连检测。毛明歌强调,继电器粘连作为一种长期故障,可能导致系统持续供电或无法关断,进而引发重大事故,该检测功能可实时预警此类风险。同时,方案支持高压互锁功能,确保高压系统在非安全状态或连接未完全时不会启动。  毛明歌表示,整套方案基于兆易创新GD32 MCU开发,核心IP完全自主,并采用国内供应链生产,包括边缘部件也选用国产品牌,实现从芯片到系统的自主可控。  为确保方案性能可靠,兆易创新开展了多维度测试验证,涵盖过流、短路、并机、ESD及EMC 等关键项目。以短路测试为例,团队完全参照实际应用场景,模拟全工况输入输出条件,确保所有保护功能均能在微秒级响应时间内阻断系统故障,实现对异常状态的极速响应。  该方案应用场景广泛,覆盖光伏储能、通信基站、家庭储能、便携储能、车载储能及UPS等领域,无论系统规模大小,均可通过多级架构的灵活适配实现高效应用。  核心芯片可为多应用场景赋能  GD32F527  GD32F527作为整套方案的核心,是兆易创新高性能产品线的新一代主力芯片。相比前代产品,其1MB SRAM与7.5MB Flash的存储配置,尤其适合代码量庞大或算法复杂的应用场景。该芯片集成丰富外设资源,包括两路CAN-FD 接口,完全契合BMS行业的通信协议要求;同时配备屏幕扩展接口,可直接满足能源领域储能设备的多页界面显示需求。传统方案中显示屏常需外挂 PSRAM,而 GD32F527的1MB片上SRAM足以支撑监控数据与显示界面的同步运行,为客户省去外部存储芯片的采购成本与布局空间。  在可靠性设计上,该芯片采用增强型ESD防护方案,不仅满足工业与能源领域的常规 ESD 要求,更能应对电力场景中严苛的辐射型 ESD 挑战。值得一提的是,GD32F527已通过 IEC 61508功能安全认证,兆易创新的安全工程师团队可协助客户将 STL 软件库嵌入主代码,据实测经验,这一支持能为客户节省 60%-70%的功能安全认证研发时间。此外,芯片提供多种封装选项,灵活适配不同形态的终端设备。  GD32VW553 主要特性  另一核心组件 GD32VW553集成 2.4GHz Wi-Fi 6与 Bluetooth LE 5.2双射频模块,在提供先进基带与射频性能的同时,内置 4MB Flash 及 320KB SRAM。客户完成协议层开发后,仍可释放 200KB 左右的 SRAM 空间用于自定义功能。针对能源与工业领域客户普遍采用模块方案的习惯,兆易创新提供芯片级与模块级两种交付形式供选择。  兆易创新基于上述两颗芯片构建了能源监控通信方案,采用分层协作架构:GD32F527通过 AT 指令与 Wi-Fi模组通信,由模组承载协议层的透传与连接功能,GD32F527专注运行应用层逻辑。这种设计使客户无需额外适配其他 Wi-Fi 模组即可满足 USB、以太网等扩展需求,且应用层接口标准化后,模块选择不再受单一供应商限制,显著提升方案的兼容性与灵活性。  毛明歌最后总结,该工商业储能BMS方案致力于攻克储能系统运行中的全场景挑战,从硬件架构到软件算法构建多层防护体系,为储能设备的安全稳定运行提供全周期保驾护航。
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发布时间:2025-05-16 11:50 阅读量:389 继续阅读>>
Renesas Electronics RAJ240055 R-<span style='color:red'>BMS</span> F评估套件
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发布时间:2025-05-08 11:21 阅读量:359 继续阅读>>
航顺 HK32F407 赋能 <span style='color:red'>BMS</span>,引领电池管理新突破
  一、市场规模与增长  随着全球新能源汽车、储能系统等领域的快速发展,电池管理系统BMS 市场规模不断扩大。据相关数据统计,预计到 2025 年,全球 BMS 市场规模将超过 200 亿美元,年复合增长率达 15% 左右。在新能源汽车领域,随着全球汽车电动化转型加速,新能源汽车产量持续攀升,作为其核心部件之一的 BMS,市场需求也随之水涨船高。同时,在储能系统、消费电子、工业设备等其他应用领域,对电池的安全性、可靠性和性能要求不断提高,也进一步推动了 BMS 市场的增长。  二、市场应用  新能源汽车:新能源汽车是BMS 的主要应用领域之一。BMS 可以实时监测电池组的电压、电流、温度等参数,确保电池在安全范围内工作,延长电池寿命,同时提高汽车的续航里程和动力性能。  储能系统:在储能系统中,BMS 能够对电池进行精确管理,实现电池的充放电控制、能量调度等功能,提高储能系统的效率和可靠性,保障储能系统的稳定运行,使其在能源存储和供应方面发挥重要作用。  消费电子:如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品,BMS 可以精确控制电池的充放电过程,防止电池过充、过放、过热等问题,延长电池使用寿命,为用户提供更安全、稳定的使用体验。  工业设备:在各类工业设备中,如电动工具、无人搬运车、自动化生产线等,BMS 能够确保电池在复杂的工业环境下的安全运行,提供可靠的电源支持,保证设备的正常工作和生产效率。  三、方案概述  航顺HK32F407 是一款高性能的 ARM Cortex-M4 内核MCU,主频 168MHz,具有高达 1MB Flash 和 256KB SRAM。具备强大的数据处理和存储能力,能够满足高级 BMS 系统复杂的计算和数据存储需求。基于 HK32F407 的电池管理系统 BMS 解决方案,其架构包括以下几个部分:  主控单元:以HK32F407 为核心,负责整个 BMS 系统的控制和管理,运行各种算法和控制逻辑,实现对电池的精确控制和管理。  电池采样单元:通过高精度的采样电路,对电池组的电压、电流、温度等参数进行实时采集,并将采集到的数据传输给主控单元进行处理和分析。  保护与控制单元:根据主控单元的指令,实现对电池组的过充、过放、过流、短路等保护功能,同时控制电池的充放电过程,确保电池在安全范围内工作。  通信单元:具备多种通信接口,如CAN、SPI、I2C 等,可实现 BMS 系统与外部设备(如车辆控制器、储能系统控制器、上位机等)之间的数据通信和信息交互,方便对电池系统的远程监控和管理。  显示单元:通过按键、指示灯等,显示电池的状态信息(如电压、电流、电量、温度等)、系统运行状态、故障报警等信息,方便用户及时了解电池系统的情况并进行相应的操作。  四、方案核心优势  高性能计算能力:168MHz 的高主频以及内置的单精度浮点单元 FPU,使 HK32F407 能够快速处理大量的电池数据,实时运行复杂的 BMS 算法,如电池状态估计算法,提高电池管理的精度和效率,确保电池系统在各种工况下的性能。  丰富的外设接口:提供了多种通信接口和外设功能,如CAN、SPI、I2C、UART、USB OTG、以太网等,方便与各种传感器、执行器和其他设备进行连接和通信,满足 BMS 系统与其他系统集成的需求,实现更广泛的应用和功能扩展。  高精度采样与监测:具有多个12 位 ADC通道,能够实现对电池电压、电流、温度等参数的高精度采样和监测,采样误差小,测量精度高,为准确评估电池状态和进行精确控制提供了可靠的数据基础。  强大的安全与保护功能:内置硬件加密模块,如AES256、TRNG 等,可对电池数据和通信数据进行加密处理,防止数据泄露和篡改,保障电池系统的信息安全。同时,具备完善的保护机制,能够快速响应电池的异常情况,实现过充、过放、过流、短路等多重保护功能,确保电池系统安全可靠运行。  低功耗设计:支持多种低功耗模式,如睡眠模式、停机模式等,可根据BMS 系统的工作状态自动切换,降低系统功耗,延长电池的使用寿命,提高电池系统的能效比,特别适用于对功耗要求严格的新能源汽车和储能系统等应用。  宽温度工作范围:可在- 40℃~105℃的温度范围内稳定工作,适应各种恶劣的环境条件,满足新能源汽车、储能系统等在不同地域和气候环境下的使用需求,确保电池系统在高温、低温等极端温度下的性能和可靠性不受影响。       产品系统框图  航顺HK32F407系列MCU主要规格  ARM® Cortex®-M4 Core  最高时钟频率:168 MHz  24 位 System Tick 计时器  工作温度范围:-40°C ~ 105°C  工作电压范围  双电源域:主电源VDD 为1.8 V ~ 3.6 V、备份电源 VBAT 为 1.8 V ~ 3.6 V。  当主电源掉电时,RTC 模块可继续工作在 VBAT 电源下。  当主电源掉电时,VBAT 电源为 80 Byte 备份寄存器供电。  VDD 典型工作电流  运行(Run)模式:18.04mA@168MHz;2.63mA@16MHz  睡眠(Sleep)模式:12.04mA@168MHz;2.08mA@16MHz  停机(Stop)模式:  -- Stop_MR:1.03mA  -- STOP LP-FPD:9.34mA  存储器  Flash 存储器包括最高 1 Mbyte 的主区 Flash,具有代码安全保护功能,可分别设置读保护和写保护。  8 Kbyte CPU 指令 Cache 缓存  1 Kbyte CPU 数据 Cache 缓存  192 Kbyte 片内 SRAM 和 64 Kbyte CCM SRAM  80 Byte 备份寄存器和 4 Kbyte 备份 SRAM  FSMC 模块可外挂 1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card 存储器(其中,256 Mbyte 的空间可以存放指令,可用于片内 Cache 缓存)。  QSPI 模块可外挂 256 Mbyte NOR Flash 存储器(可存放指令,可用于片内 Cache 缓存)。  时钟  外部HSE:4 ~ 32 MHz  外部LSE:32.768 kHz  片内HSI 时钟:64 MHz/16 MHz/8 MHz  片内LSI 时钟:32 kHz  PLL 输出时钟:168 MHz(最大值)  GPIO 外部输入时钟:1~42 MHz  复位  外部管脚复位  电源复位  软件复位  看门狗(IWDG 和 WWDG)定时器复位  低功耗管理复位  可编程电压检测(PVD)  8 级检测电压门限可调  上升沿和下降沿检测可配置  通用输入输出端口(GPIO)  64 脚封装 MCU 提供 51 个 GPIO 引脚,  100 脚封装 MCU 提供 82 个 GPIO 引脚,  144 脚封装MCU 提供 114 个 GPIO 引脚  所有GPIO 引脚可配置为外部中断输入  内置可开关的上、下拉电阻  支持开漏(Open-Drain)输出  支持施密特(Schmitt)迟滞输入  输出驱动能力超高、高、中、低四挡可选  提供最高30 mA 驱动电流  数据通讯接口  4 个 USART  最多4 个 UART  3 个 SPI(均支持 I2S 协议)  3 个 I2C  1 个 SDIO  2 个 CAN(均支持 2.0A 和 2.0B 协议)  1 个 QSPI  1 个 HS USB OTG  1 个以太网接口  音视频数据接口  1 个数字照相机接口(DCMI)  4 路 TFT 接口  定时器  2 个高级定时器:TIM1/TIM8  -- TIM1/TIM8 具有刹车功能和 4 路 PWM 输出,其中 3 路带死区互补输出  10 个通用定时器:TIM2~5 和 TIM9~14  -- 8 个 16 位通用定时器:TIM3~4 和和 TIM9~14  -- 2 个 32 位通用定时器:TIM2/TIM5  2 个基本定时器:TIM6/TIM7  -- 1支持CPU 中断、DMA 请求和 DAC 转换触发  红外遥控接口:配合红外LED 使用,可实现远程遥控功能。  DMA 控制器  2 个通用双端口 DMA:DMA1 和 DMA2  -- 每个DMA 具有 8 个数据流,每个数据流有多达 8 个通道  支持Timer、ADC、DAC、SPI、I2C、USART、UART 等多种外设触发。  RTC 时钟计数器,配合软件记录年月日时分秒  片内模拟外设  3 个 12 位 2 MSPS ADC。支持三 ADC 模式,采样率最高 6 MSPS。  2 个 12 位 DAC  1 个温度传感器  1 个内部参考电压源  1 个 VBAT 电源电阻分压器(分压器输出在片内与 ADC 相连,实现 VBAT 电源电压监控)  ID 标识  每颗芯片提供一个唯一的96 位 ID 标识  调试及跟踪接口  SW-DP 两线调试端口  JTAG 五线调试端口  ARM DWT、FPB、ITM、TPIU 调试追踪模块  单线异步跟踪数据输出接口(TRACESWO)  四线同步跟踪数据输出接口(TRACED[3:0],TRACECK)  自定义DBGMCU 调试控制器(低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、调试及跟踪接口分配)。  可靠性  通过CDM 1750V/LU 200mA/HBM 3500V 等级测试
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发布时间:2025-04-29 11:41 阅读量:330 继续阅读>>
助力共享换电,基于芯讯通Cat.1模组的<span style='color:red'>BMS</span>储能方案
  随着电动两轮车在外卖、快递等场景的规模化应用,以及用户对高效续航需求的升级,共享换电模式已成为解决“里程焦虑”的核心路径。然而,行业在快速扩张中面临多重痛点:电池全生命周期管理成本高、健康状况动态监测能力不足、跨区域运维效率低下等。其中,电池管理系统(BMS)作为换电模式的技术中枢,需要在功能强化与成本控制之间实现平衡。  芯讯通A7680C R6模组破解BMS效能与成本困局  针对行业核心需求,芯讯通推出全新一代LTE Cat.1模组A7680C R6,基于国产芯片平台ASR1605打造,以“性能佳、成本低、定位准”三重突破赋能BMS创新升级。  模块不仅延续了芯讯通LTE Cat.1产品的小尺寸、低功耗、高性能特点,在4G和蓝牙连接方面均做了更强的设计和优化。搭载A7680C R6模块的电池管理系统能够帮助实现电动两轮车在行驶过程中实时上传电池电量数据、定位数据以及电池故障的功能。  在共享换电场景中,这也意味着用户可以更便捷地找到并更换电池,运营商则能够更有效的管理电池资源,降低运维成本。  此外,A7680C R6模组还可以外接ASR5801蓝牙芯片,能够实现无4G网络时可以查看电池电量以及无线换电,进一步提升了用户体验和运营效率。  与此同时,A7680C R6模组在成本上也进行了优化。随着2G/3G网络的逐步退网,Cat.1模组凭借其完善的LTE网络部署和高性价比,成为物联网领域在中低速场景中的优选方案。  基于市场需求,芯讯通新推出的A7680C R6模组较上一代产品降低了成本约10%,模块的成本优势使得基于A7680C R6的BMS储能方案在价格敏感型市场中具备强大的竞争力。同时,A7680C R6模组封装和引脚还兼容ASR1606和ASR1602平台的A7680C产品,方便客户实现LTE产品的平滑切换,降低了升级成本。  在定位功能方面,A7680C R6模组也实现了升级。与上一代产品相比,A7680C R6不仅能提供同时支持4个卫星系统的多模定位,也能支持硬件单北斗定位,为需要集成单北斗导航芯片的应用场景提供了全新选择。  随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,共享换电行业将迎来更加广阔的发展前景。政策引领与市场需求的双重推动下,共享换电市场规模将持续增长。同时,物联网、大数据、人工智能等技术的融合应用将为共享换电行业带来更多创新点与增长点。在这样的市场趋势下,芯讯通将继续发挥其在无线通信模组领域的优势,不断推出更加高效、可靠、智能的解决方案,助力共享换电行业实现更加高效、便捷、安全的电池管理。
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发布时间:2025-03-03 09:16 阅读量:569 继续阅读>>
里阳半导体:TVS在工商业储能<span style='color:red'>BMS</span>中的应用
  BMS(电池管理系统)种类众多,储能BMS原本在BMS众多分支中不甚显眼,近年随着储能行业高速发展,市场地位也得到了极大提升。TVS作为一种经济且有效的过压保护器件,在工商业储能BMS中的应用不仅能够提高系统的可靠性,还能增强整体的安全防范措施。  电池储能系统因为本身设计、结构影响,具有电池数量多、系统复杂、运行环境恶劣、对BMS的抗干扰性能要求高的特点。  从结构来看,工商业储能系统由多个电池簇联合组成,每个电池簇由多个电池包集成,电池包则由多个电芯通过串并联集成。  为了保证电池在整个生命周期内安全、可靠、高效地使用,储能BMS会使用TVS进行以下几个方面的保护:  (1)电源端口保护:TVS可以放置在充放电电路上,用于吸收线路上的瞬态过电压,保护后续电路免受损坏。在工商业储能系统中,由于系统结构的复杂性和对BMS系统的高处理能力要求,充放电MOSFET的保护尤为关键。TVS的使用可以确保即使在高压瞬态事件下,BMS系统的充放电MOSFET也能得到有效保护,从而维持整个系统的稳定运行。  (2)信号端口保护:BMS中的信号端口也需要进行保护,以防止静电等瞬态能量对信号传输造成干扰或损坏。在工商业储能系统中,信号的准确性对于系统的高效运行至关重要。因此,使用TVS来保护信号端口,可以防止信号受到瞬态过压的影响,确保数据传输的准确性和可靠性。由此可见,选对TVS是十分重要的。  在工商业储能中,里阳半导体针对BMS电路板的特性,推出了一款专门保护BMS电路的TVS--5.0SMDJ-M。  这款5.0SMDJ-M TVS产品凭借其独特的双芯结构,在同类产品中脱颖而出。其双芯设计不仅保证了VR电压的动作一致性,使得产品在各种工作环境下都能保持稳定的性能,而且VB精度高,范围窄,有效提升了产品的电性能。这种设计使得5.0SMDJ-M在BMS电路保护中表现出色,确保电池管理系统的稳定运行。  此外,5.0SMDJ-M的另一个显著优势是其脉冲峰值电流(IPP)余量大,超过130%。这意味着在电路中出现瞬态高电流冲击时,5.0SMDJ-M能够迅速响应并有效吸收这些冲击,从而保护电路免受损坏。这种响应速度快、突波吸收能力强的特性使得5.0SMDJ-M在工商业储能应用中备受青睐,为电池管理系统的安全稳定运行提供了有力保障。  常用在充放电电路上的TVS型号为5.0SMDJ75CA-M、5.0SMDJ85CA-M、5.0SMDJ90CA-M等;常用在通信线路上的有SMBJ6.0CA、SMBJ6.5CA、LY712等(如下图所示)。  选择工商业储能中使用的TVS需要根据具体的应用场景和电路参数进行选型,以确保TVS能够有效地保护电路。里阳半导体的专家团队不断研究和适应市场趋势,确保我们的解决方案能够满足客户不断发展的需求,如果您有选型的困扰,可以联系我们的客户服务团队,或是访问我们的官网[liownsemi.com],里阳半导体为您的产品保驾护航!
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发布时间:2024-03-22 13:21 阅读量:1103 继续阅读>>
上海永铭电容器-打造汽车电子<span style='color:red'>BMS</span>新标杆,稳定可靠运行再升级!
  电池管理系统(BMS)市场背景  随着电池技术的不断进步,电池的能量密度不断提高,充电速度不断加快,这为BMS的发展提供了更好的技术基础。同时,随着智能网联汽车、物联网等新技术的不断发展,BMS的应用领域也在不断拓展,例如储能系统、无人机等新兴市场也将成为BMS的重要应用领域。  电池管理系统(BMS)运行原理  汽车电池管理系统(BMS)主要是通过监测和控制电池的电压、电流、温度和电量等参数,实现对电池状态的监测和控制。BMS可以延长电池的使用寿命,提高电池的利用率,同时确保电池的安全使用。它还能够诊断出各种电池故障,如过充、过放、过流、绝缘故障等,并及时采取相应的保护措施。此外,BMS还具有均衡功能,能够确保所有电池单元的一致性,提高整个电池包的性能。  电池管理系统(BMS)—固液混合&液态贴片电容器作用  固液混合、液态贴片铝电解电容作为滤波元件,在BMS中用于滤波电路,减少电池输出电流中的噪声和纹波,同时具有较好的缓冲作用,能够吸收电路中的瞬时电流波动,避免整机线路中受到过大的冲击,保证电池的稳定运行。  电容器选型推荐  上海永铭铝电解电容器解决方案  上海永铭固液混合、液态贴片铝电解电容器具有低ESR、耐大纹波电流、低漏电、小体积、大容量、宽频稳定、宽温稳定等优势,可以减少电池输出电流中的噪声和纹波,吸收电路中的瞬时电流波动,保证电池管理系统的可靠、稳定运行。
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发布时间:2024-01-09 14:58 阅读量:1719 继续阅读>>
里阳半导体:TVS在汽车<span style='color:red'>BMS</span>中的应用
  在生活中,BMS(Battery Management System,电池管理系统)是随处可见的,特别是在汽车电子和工商业储能中是不可或缺的。那么我们每天说的BMS到底是什么呢?在汽车电子中,BMS其实就是一块电路板,这块电路板可以实时监测电池的充电和放电情况,做短路/断路的保护措施,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命。它的主要工作就是处理电池有关的任务,外观如图一和图二。  图一 BMS电路板(图片来源于网络)  图二 电池管理系统(图片来源于网络)  BMS可以对锂电池做电压温度检测,对电流进行实时检测,与控制端之间做实时的通讯等,如图三(GIF)。  图三 BMS实时监测电池状态示意图(图片来源于网络)  在BMS中为了确保电池的安全和可靠性,需要进行全面的保护措施。其中,TVS作为一种重要的瞬态抑制器件,在BMS中发挥着重要的作用。TVS能够快速吸收和抑制电路中的瞬态过压脉冲,从而保护电路中的电子元器件不受损坏。在汽车BMS中,TVS主要用于以下两个方面:  电源端口保护:TVS可以放置在电源入口端,用于吸收电源线上的瞬态过电压,保护后续电路免受损坏,如图四所示。同时,TVS也可以多颗并联使用,以提高吸收能力和可靠性。  图四 电源端口(图片来源于网络)  信号端口保护:BMS中的信号端口也需要进行保护,以防止静电等瞬态能量对信号传输造成干扰或损坏。此时,可以选择专用的ESD保护器件,以更好地保护信号端口。  因此选择合适的TVS来保护BMS是非常重要的。满足汽车BMS要求的TVS需要满足以下条件:  (1)工作电压:TVS的VR值应大于或等于应用电路电压的1.2倍。  (2)耐受电压尖峰:汽车电路中的过电压尖峰可能会对TVS造成损坏,因此需要选择合适功率的TVS型号。  (3)寄生电容:TVS的寄生电容可能会对汽车电路中的信号产生干扰,因此需要选择寄生电容较小的TVS管来保护信号线路。  (4)可靠性:汽车电路中的TVS需要具有高可靠性,能够长时间稳定工作,并承受各种恶劣的工作环境,因此需要满足AEC-Q101可靠性标准。  (5)尺寸和重量:汽车电路中的TVS需要考虑到尺寸和重量的限制,以避免对汽车的布局和重量造成影响。  (6)认证和合规性:TVS应符合相关的国际标准和认证要求,以确保其符合汽车行业的要求和规定。  选择汽车用的TVS需要根据具体的应用场景和电路参数进行选型,以确保TVS能够有效地保护汽车电路。
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发布时间:2024-01-05 17:27 阅读量:1760 继续阅读>>
村田电子:小电芯组合成大电池,保证性能和安全,<span style='color:red'>BMS</span>是关键!
  为了实现碳中和,人们正在开发和利用有助于摆脱化石燃料的多种技术,例如信息处理技术、电池技术、半导体、系统技术和电机技术等。为了利用先进技术来创造和有效利用新能源,还需要针对新技术进行优化后的周边技术。电容器、电感器、模块元件、传感器等也将出现新的技术需求。  上期我们介绍了“使用SiC/GaN功率半导体提高功率转换效率,电容器、电感器等无源元件技术进步的重要性”。电池对于实现碳中和越来越重要,这里将对保持电池长期处于健全状态并安全使用电池所必不可缺的电池管理系统(BMS)及其中使用的电子元件进行解说。  因全球变暖对策而突然受到关注的技术有多个,典型的有太阳能/风力发电、电动汽车(EV)、功率半导体和燃料电池等。在这些技术中,电池是长期以来一直很重要且被大范围使用、近年来重要性急剧增加的电气元件。  电池以前是玩具和手电筒等当中、现在是笔记本电脑和智能手机等便携式设备当中必不可少的电源。然而,随着迄今为止燃烧化石燃料的机器和设备逐步实现电气化以及可再生能源的使用逐步推广,电池的新用途正在迅速扩大。人们比以往任何时候都更渴望推出高性能、高可靠性且安全的电池。  例如,像电动汽车、电动船舶和飞机那样,将功率很高的发动机作为动力来源/热源的移动设备实现电气化时,需要很先进的电池。需要满足以下全部高水平要求:实现更长的连续使用时间所需的大容量化、实现从小功率到大功率的快速充放电所需的高输入/输出化、实现即使反复充放电也能在长时间内不发生劣化的长周期生命化、能在多种温度、振动和冲击等条件下使用的高安全性等。  EV和ESS所需的电池,呈现大容量化、高电压化和长寿命化的趋势。  然而,即使对于在电动汽车等新场景使用的电池,其基本结构和使用的材料也与智能手机中使用的传统电池没有太大区别。从容量、功率、寿命等多个角度来看,最易于使用的电池——锂离子二次电池一直在使用,没有进行过重大改进。  锂离子二次电池的每个电芯(电池的最小构成单位)的工作电压在充满电时约为4V,在放电后约为2V。用于智能手机的锂离子二次电池的工作电压也与此相同。此外,新推出的电动汽车中配备的电池的每个电芯实现的容量约为26Ah。智能手机中的每个电芯的容量约为3Ah,电动汽车中的电池确实有点大,但作为驱动电动汽车这样的重型机器的电池仍可以说比较小。  实际上,电动汽车的电机采用400V至800V的高压电源驱动,为了获得有实用性的续航里程,需要配备的电池容量很大,超过50kWh。通过将1000个以上的电芯组合并进行串联和并联排列,从而实现电动汽车的电池规格。将一定数量的电芯组合而成的高电压、大容量化电池被称为模块,而将多个模块进一步组合而成的电池叫做电池包。  为了采用这种将小电芯组合成大电池的方法,需要先解决一个问题。  一般来说,每个电芯的容量和输入/输出等特性会因材料和制造的差异而具有个体差。而且,随着反复充放电的进行,其承受来自充放电等环境的应力的能力也存在个体差,因此电芯之间的个体差呈现增大的趋势。这些个体差对由很多电芯构成的模块和电池包整体的寿命和输出等特性会产生重大影响。这是因为模块和电池包的特性是由所使用的电芯当中性能和承受环境应力的能力最差的电芯决定的。一般来说,各个电芯的周围环境温度、充放电时的电压和电流都存在波动(称为“应力强度”),因此对应力的抵抗能力越低,劣化程度就越高。特别是如果由于过充(放)电、过热、内部短路等原因而导致容量不足或失去电源等,则可能会导致车辆无法控制或无法行驶,甚至引发事故。  BMS是有效利用电池的关键系统  在此背景下,为了长期保持由多个电芯组合而成的模块和电池包的性能并安全地使用,需要创建一个可以将每个电芯的劣化降低到很小的工作环境。为了实现此目的而承担对每个电芯的动作和状态进行密切监视和控制的控制系统就是电池管理系统(BMS)。  在BMS当中,对每个电芯的动作和状态进行高精度和高分辨率的持续监控。对电芯的动作和状态进行监控要使用对电压、电流、温度和泄漏等进行监测的传感器。而且,对充放电进行控制并保持平衡使特性尽可能达到均一,从而对以电芯和模块为单位的轻微不匹配和不平衡进行补偿。由此尽量改进模块和电池包的使用寿命和性能并确保安全性。  而且,通过微型计算机中的软件控制将电池的规格和设计规定的使用范围与收集到的数据进行比较,并进行:  预防过度充电和过度放电导致电芯劣化并损害安全性的充放电控制;  防止危险的过电流的充放电控制;  实现安全平稳动作的温度管理;  电池剩余电量(SOC)计算;  为尽量改进续航距离和使用寿命而进行的电芯电压均等化(称为电池平衡)等。  此外,如果检测到过度充电或过热等异常情况,会向其他车载系统发出警报并向具有断开输出电力功能的控制电路发出通知,从而防止事故发生。  BMS的性能取决于其内置控制功能的多样性和精度。但是,要实现高性能,其大前提是检测电芯的动作和状态的传感器和BMS电路中使用的许多电子元件具有高精度(图3)。此外,由于需要监控大量电芯,所以BMS电路构成本身变得非常复杂,需要更小、更轻的传感器和元件。  BMS的重要功能——电芯平衡技术,有两种方式:  一种是被动方式:利用放电开关让高电压电芯强制放电,将其与低电压电芯之间的电容差转化为热量,实现电压均等。  另一种是主动方式:在容量和电压不平衡的相邻电芯之间流过电流使电芯的充电状态实现均等。为了将电池的潜在能力用尽,需要采用主动方式。  为了将电池的潜在能力用尽,需要采用主动方式。  BMS的性能取决于其内置控制功能的多样性和精度。但是,要实现高性能,其大前提是检测电芯的动作和状态的传感器和BMS电路中使用的许多电子元件具有高精度(下图)。此外,由于需要监控大量电芯,所以BMS电路构成本身变得非常复杂,需要更小、更轻的传感器和元件。  在迄今为止的BMS中,通过将传感器收集的数据与预先输入的规则和控制范围进行比较来推测每个电芯的动作和状态。人们现在正在考虑引入让人工智能(AI)学习电池的电化学现象的趋势从而做出更准确的推测的技术。期待通过使用名为“AI BMS”的技术能够推测快速充电中的电芯性能并尽早发现电芯劣化。  此外,近年来,引进将模块之间及其与BMS之间的连接控制线无线化后的无线BMS(wBMS)受到了人们的关注。它能减少跨越模块之间的电缆数量,因此能减轻重量并更容易在难以到达的位置进行布线。应用于电动汽车的BMS时,据说每辆车可以减少大约10m的电缆以及有线连接时使用的连接器和变压器。而且,还可以在空余的空间中配备电芯,从而增加电池容量。但是,与有线连接相比,信号传输路径的环境不稳定,故障风险会增加。  目前已经出现了将wBMS应用到电动汽车和大型储能系统(ESS)的动向。要实现wBMS,需要应用高可靠性、低延迟的无线技术。开发无线IC的半导体制造商在大多数场合下会建议使用特有标准的无线技术,其中大多数使用2.4GHz的ISM频段无线。  在电动汽车和储能系统的电池中可能会使用多个小型且高可靠性的无线模块。随着无线模块的发展,可以适用wBMS的应用范围可能将进一步扩大。
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发布时间:2023-12-13 13:09 阅读量:1757 继续阅读>>
炬玄智能车规级RTC芯片JXR191T为车载<span style='color:red'>BMS</span>提供16年稳态输出
  北京炬玄智能科技有限公司聚焦于集成电路时钟芯片研发及生产,以高精度、高稳定性、集成化芯片和系统设计为主要方向,以实时时钟芯片(RTC)及模组为切入点,逐步将产品拓展到以TCXO、OCXO为代表的高端晶振芯片领域,最终打通整个时钟产品线。  BMS即电池的管理系统,是估算电池包的剩余容量和健康状态,保证其维持在合理范围内,防止过度充放电对电池造成损伤,从而达到让电池包可以稳定工作的效果,确保所有电池均匀放电,达到最佳充电状态,同时实时记录重要log日志,既可以通过车联网上传监控中心,实时对车辆进行监测管理,也可以在后期对问题进行调查定位和产品优化设计。  这些都离不开一颗高精度、高可靠性的RTC芯片来为BMS的log日志提高准确的时间戳,推荐炬玄智能的JXR191T,先看一下它在BMS的应用框图:  通过上面的框图可知炬玄智能的RTC芯片JXR191T为BMS主控单元提供了精准且可靠的计时,有助于BMS系统的各种算法实现,我们看一下它的优势点:  1. 已经通过AEC-Q100车规级认证;  2. 内置高精度32.768KHz DTCXO和数字温度传感器,可以提供绝对精度±0.5℃的温度输出,工作温度覆盖范围:-45℃至125℃,温度补偿范围:-45℃至105℃;  3. 在宽温范围内的计时精度:25℃的常温下频偏在1ppm以内(日计时误差小于0.086s),0℃至50℃范围内小于3.0ppm(日计时误差小于0.259s),-45℃至85℃范围内小于5.0ppm(日计时误差小于0.432s),85℃至105℃范围内小于8.0ppm(日计时误差小于0.691s);  4. 连续稳定工作寿命16年以上;  5. 采用3225超小封装形式;  6. 64字节SRAM用户空间;  炬玄智能的JXR191稳定可靠,经过了市场严苛的检验,推荐它作为新能源车的BMS系统中的实时时钟芯片是非常好的选择。
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发布时间:2023-10-27 11:04 阅读量:2141 继续阅读>>
新能源汽车<span style='color:red'>BMS</span>系统首选——电池管理芯片DNB1168
  DNB1168是一款全球独有的集成(EIS)交流阻抗谱监测功能的单电池监测芯片。该芯片通过车规级AEC-Q100和汽车行业最高功能安全等级ISO 26262:2018 ASIL-D双重认证。芯片?内部集成多种高精度电池参数监测,支持电压、温度、交流阻抗检测、均衡及多种故障诊断功能,能够为电池提供价值数十万的独家电池在线“CT”检测技术,为电池管理系统提供全新检测维度,实现对电池整个生命周期的健康监测。  满足汽车级别认证AEC-Q100标准  通过汽车行业最高功能安全等级ISO 26262: 2018 ASIL-D认  电压测量精度 +/- 2mV  电芯测量电压范围 1.9V至5.5  芯片内部温度传感器精度 +/- 2.5K  带有诊断功能的被动均衡  低阻抗的电芯电化学阻抗谱  菊花链通讯速率1Mbps  特性  该款芯片为单电芯电池管理芯片,提供电池的电压检测,温度检测,阻抗检测和均衡功能。芯片的温度检测功能无需NTC和相关外围电路,阻抗检测功能让一些高级的系统应用成为可能。芯片支持内部均衡和外部均衡,外部均衡和阻抗共用一套外围电路,内部均衡无需外围电路。芯片带有一定的自诊断能力,支持过欠压报警,高低温报警,以及其他芯片相关的异常报警。  优势  1)可直接标贴到柔性PCB(FPCB)上,简化电路的同时可以省掉从控板。  2)内置温度传感器,无需NTC和相关的外围电路,节省物料。  3)提供电芯内阻监控功能,支持一些高级应用的实现。  4)支持热失控提前预警。  5)支持超快充实现。  6)支持电芯老化状态的在线读取,节省回收过程的成本。  7)支持ASIL-D功能安全等级。
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发布时间:2023-08-24 13:12 阅读量:2001 继续阅读>>

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