【導讀】電池管理係統 (BMS) 正悄然改變著電動交通工具。今年年初
，意法半導體發布了L9963E電池監測保護芯片
，旨在解決全球包括中國新能源汽車共同麵臨的電池管理係統設計難題。新產品采用一個獨特的架構
，能夠測量4到14個串聯電池單體，樣本信號之間解除同步沒有任何延遲，測試結果證明，雖然可以菊鏈式連接 31個L9963E
，但是整鏈延遲仍然不到 4 µs。

然而，L9963E 遠不隻是一個簡單的電壓測量器或典型的庫侖計算器，因此，我們還發布了一份白皮書深入探討 BMS 設計的複雜性。此外，為了進一步幫助工程師和決策者設計BMS，我們還想探討一下在開發電池管理係統時必須考慮的五個事項。

為什麼要用電池管理係統
？

BMS 測量電池單體的電流和電壓，並將信息發送給荷電狀態 SOC應用係統
，確定電池的運行狀態。在使用一段時間後，電池實際最大容量會降低。BMS的測量數據可以計算電池的實際最大容量
，幫助係統確定電池的健康狀態 (SOH) 和剩餘使用壽命 (RUL)

，估算電池是否仍然在正常工作或者是否需要更換，並可以啟用附加的電池優化功能。通過確定每個電池單體的 SOC 和 SOH狀況，BMS 可以均衡電池單體的充放電操作，確保所有電池單體損耗均勻一致，從而延長電池的使用壽命並得到更高性能。現在，L9963E 還在確保電池安全運行方麵發揮著關鍵作用。

1.注意測量的準確度和速度

理解準確度

電動汽車中的動力電池包

一直以來，工程師首先關注的是 BMS 的測量準確度。如果係統測量數據不準確，缺乏有價值的信息
，用戶將會有巨大的挫敗感。因此
，在BMS 測(ce)量(liang)每(mei)個(ge)電(dian)池(chi)單(dan)體(ti)的(de)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，準(zhun)確(que)度(du)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)高(gao)，而(er)且(qie)速(su)度(du)也(ye)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)快(kuai)，否(fou)則(ze)
，當(dang)芯(xin)片(pian)讀(du)完(wan)電(dian)池(chi)組(zu)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)個(ge)單(dan)體(ti)時(shi)，第(di)一(yi)個(ge)單(dan)體(ti)的(de)報(bao)告(gao)測(ce)量(liang)值(zhi)已(yi)經(jing)不(bu)再(zai)準(zhun)確(que)，應(ying)用(yong)係(xi)統(tong)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)真(zhen)實(shi)反(fan)映(ying)電(dian)池(chi)荷(he)電(dian)狀(zhuang)態(tai)的(de)結(jie)果(guo)。

最大誤差±2 mV

L9963E 的電壓測量準確度非常高，最大誤差為 ±2 mV，tongshihainengceliangdianliu，lejiemeigedianchidantideshijirongliang。ciwai
，gaichanpindejiagouquebaomeigedianchidantidouyouzhuanmendeziyuanyongyuchulixinpianjiancedaodedianshuju
，ershimiantongleichanpintongchangzaidianchidantizhijiangongxiangshujuchuliziyuan。tongguoweimeigedantitigongzhuanyongchuliziyuan
，womenkeyitigongtongbudushu，bingkeyibimianyinjiechutongbueryinqideyanchi。zaijulianshiwangluojiegounei

，L9963E 還可以通過串行總線通信，帶寬達到2.66 Mbps，而業內帶寬大多數都徘徊在 1 Mbps 左右。因此，讀取和處理 434 個電池單體需要 4 毫秒到 16 毫秒。

2. 電池管理係統：注意安全性
，這是重中之重

了解安全性

BMS 安全性往往會被很多設計人員所忽視。BMS係xi統tong的de測ce量liang準zhun確que度du有you助zhu於yu提ti高gao電dian池chi性xing能neng，還hai可ke以yi確que定ding在zai電dian池chi上shang是shi否fou存cun在zai過guo壓ya和he欠qian壓ya
，或huo者zhe是shi否fou出chu現xian過guo熱re或huo過guo流liu。如ru，在zai發fa生sheng碰peng撞zhuang事shi故gu時shi，電dian動dong汽qi車che必bi須xu能neng夠gou判pan斷duan電dian池chi參can數shu不bu在zai正zheng常chang安an全quan值zhi內nei
，並bing立li即ji啟qi動dong電dian池chi關guan閉bi程cheng序xu
，否fou則ze會hui造zao成cheng災zai難nan性xing損sun失shi。

獨特冗餘

這zhe些xie功gong能neng要yao求qiu芯xin片pian具ju有you很hen高gao的de魯lu棒bang性xing
，即ji使shi在zai惡e劣lie環huan境jing下xia仍reng能neng正zheng常chang工gong作zuo。防fang止zhi讀du數shu錯cuo誤wu也ye很hen重zhong要yao，在zai汽qi車che高gao速su巡xun航hang時shi，讀du數shu錯cuo誤wu會hui導dao致zhi電dian池chi包bao關guan閉bi，這zhe是shi非fei常chang危wei險xian的de。L9963E 具有獨特的冗餘功能，能夠交叉檢查模數轉換器 (ADC)，確保轉換結果準確無誤。如果當前ADC發生異常，L9963E可以強製相鄰的 ADC 接管異常ADC 並排除故障。

3.注重性價比

EVAL-L9963E-MCU

隨著電動汽車變得越便宜

，成本製約因素變得越重要。功能強大但價格太高的芯片會失去大部分吸引力。與眾不同的是
，L9963E提供豐富的功能
，但是沒有增加裸片尺寸，繼續保持成本效益。此外，傳統的 BMS芯xin片pian要yao求qiu每mei個ge電dian池chi單dan體ti必bi須xu並bing聯lian一yi個ge外wai部bu齊qi納na二er極ji管guan。在zai組zu裝zhuang過guo程cheng中zhong，係xi統tong無wu法fa知zhi道dao哪na個ge電dian池chi單dan體ti第di一yi個ge接jie觸chu連lian接jie器qi，而er且qie
，這zhe始shi終zhong是shi一yi個ge隨sui機ji事shi件jian
，因yin此ci，每mei個ge電dian池chi單dan體ti上shang的de齊qi納na二er極ji管guan都dou要yao保bao護hu電dian池chi管guan理li芯xin片pian。L9963E采用熱插拔和穩健架構，工程師可以不用這些齊納二極管，從而簡化了印刷電路板布局，降低了總體成本。

4. 兩塊評估板配合一個強大的 MCU，不僅可以開發原型，還能擴大視野

了解生態係統

成功的電池管理係統始於簡易的概念驗證。ST 為 L9963E 提供兩塊評估板。第一塊評估板EVAL-L9963E-MCU包括一個微控製器，並帶有圖形用戶界麵軟件STSW-L9963E，可幫助開發人員更快地創建應用。第二塊評估板EVAL-L9963E-NDS插接在第一塊板子上，可以菊花鏈連接多個L9963E評估板。

L9963E 與 SPC58 Chorus配合使用

EVAL-L9963E-NDS

有許多客戶都喜歡將 L9963E 與 SPC58 Chorus MCU搭配使用
，因為應用需要保存 BMS係統輸出的大量數據點


，這款微控製器具有6 MB 或(huo)更(geng)高(gao)的(de)存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian)，可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)該(gai)應(ying)用(yong)的(de)全(quan)部(bu)存(cun)儲(chu)需(xu)求(qiu)，多(duo)核(he)架(jia)構(gou)使(shi)開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)能(neng)夠(gou)專(zhuan)門(men)指(zhi)定(ding)一(yi)個(ge)核(he)心(xin)處(chu)理(li)電(dian)池(chi)管(guan)理(li)任(ren)務(wu)，把(ba)其(qi)他(ta)核(he)心(xin)分(fen)配(pei)給(gei)其(qi)他(ta)常(chang)見(jian)應(ying)用(yong)。這(zhe)款(kuan)MCU還有很多外設接口，包括6條FlexCAN總線，讓整個設計更加靈活。

5.電池管理係統：關注未來，著眼現在

所有工程師在設計產品時都力圖著眼於未來
，但是，對於電池管理係統，設計不僅要考慮到明天的汽車

，還要考慮到目前正在使用 BMS 的所有新產品，如，電動自行車和踏板車
，或便攜式醫療設備等。L9963E 的應用靈活性較高，除傳統電動汽車外，還適用於其他的很多設計。最少能夠測量四個電池單體，10 毫米 x 10 毫米 TQFP64EP 小封裝

，以及成本效益，這些優點讓一家企業可以使用相同的 ST 器件輕鬆開發各種類型的車輛或應用，從而節省開發成本。

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