BMS (Battery Management System)電池管理系統(tǒng)主要分為兩部分，第一部分是前端模擬測量保護電路 (AFE)，包括電池電壓轉(zhuǎn)換與量測電路、電池平衡驅(qū)動電路、開關(guān)驅(qū)動電路、電流量測、通訊電路；第二部分是后端數(shù)據(jù)處理模塊，就是依據(jù)電壓、電流、溫度等前端計算，并將必要的信息通過通信接口回傳給系統(tǒng)做出控制。

因此，透過BMS能準確量測電池組使用狀況，保護電池不至于過度充放電，平衡電池組中每一顆電池的電量，以及分析計算電池組的電量并轉(zhuǎn)換為駕駛可理解的續(xù)航力信息，確保動力電池可安全運作。電池管理系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電動工具，電動自行車，電動汽車，儲能電站，UPS等產(chǎn)品的電池中，預(yù)測2013年至2015年全球BMS市場產(chǎn)值成長幅度將大幅躍升至25%~35%。針對這一市場趨勢，大聯(lián)大控股世平推出ADI、ON Semi 、TI 電池管理系統(tǒng)方案。

一、ADI全隔離式鋰離子電池監(jiān)控和保護系統(tǒng)

1. 方案特點

鋰離子電池組包含大量的電池單元，必須正確監(jiān)控才能提高電池效率，延長電池壽命確保安全性。方案中的 6 通道 AD7280A 器件充當主監(jiān)控器，向系統(tǒng)演示平臺評估板提供精確的電壓測量數(shù)據(jù)，而 6 通道 AD8280 器件充當副監(jiān)控器和保護系統(tǒng)。

AD8280 是一款用于鋰離子電池組的純硬聯(lián)機安全監(jiān)控器，配合 AD7280A 使用時，可提供具有可調(diào)閾值檢測和共享或單獨報警輸出的低成本、冗余、備用電池監(jiān)控器。它具有自測功能，因此適合混合動力電動汽車等高可靠性應(yīng)用或者不間斷電源等高壓工業(yè)應(yīng)用。AD7280A 和 AD8280 均從監(jiān)控的電池單元獲得電源。

ADuM5404集成一個DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于向ADuM1201和ADuM1401隔離器的高壓端供電，以及向AD7280ASPI接口提供VDRIVE電源。這些4信道、磁性隔離電路是安全、可靠、易用的光耦合器替代解決方案。

圖1     方案框圖

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2. 芯片參數(shù)：

2.1 ADI AD7280A 參數(shù)

單顆處理 4 - 6 s 前端

12 Bit ADC 采樣，平均每信道采樣時間 1 us

能夠?qū)?6 個信道的電壓和溫度進行監(jiān)測，典型

精度達 ±1.6 mV (典型值)

多個 AD7280A 可采用菊花鏈連接，單個電路

板最多可監(jiān)控 48 個電池單元，轉(zhuǎn)換只需 7 μs

提供被動式電池單元平衡控制功能

轉(zhuǎn)換模式下功耗小于 6 mA

斷電模式下功耗小于 1.8 uA

SPI 通信提供 CRC 校驗保證數(shù)據(jù)的可靠性

2.2 ADI AD8280 參數(shù)

電壓范圍：6.0 V – 30 V

多路輸入可監(jiān)控 3 - 6 路電池電壓和 2 個溫度

可調(diào)監(jiān)控閥值：過壓、欠壓、過溫

報警選項：單獨或者共享報警

可通過菊花鏈方式連接

二、ON Semi 電池監(jiān)護方案 

圖2    ON Semi 電池監(jiān)護方案 

三、TI推出電池主動式均衡負載技術(shù)

1.方案特點

TI推薦電動車所采用的主動均衡方式：每個電池芯藉由矩陣開關(guān)控制變壓器與充電線路的組合，形成一個有調(diào)整功能的電壓/電流「蓄水池」的功能，當電池芯由于多次充放電后產(chǎn)生不一致性而導(dǎo)致整組電池充放電容量下降，可藉由后端連接蓄水池的線路做調(diào)整，充電時不會因為監(jiān)控到某個電池芯內(nèi)壓過高而停止充電，放電時也可以完全的100%的釋放能源，進而延長電動車的行駛距離。

TI在隔離式DC-DC主動均衡技術(shù)的能源轉(zhuǎn)換效率高達87%。像EM1410芯片組由5顆核心芯片加上5顆電源供應(yīng)芯片所組成，其中最主要的EMB1432為十四信道AFE芯片、EMB1428為七信道閘控制器芯片，與EMB1499為七信道電壓控制芯片等，來建構(gòu)十四通道雙向主動式電池芯均衡功能，串聯(lián)14顆電池芯與最高60V工作電壓，提供5V雙向均衡電壓與最大750V堆棧輸出電壓能力，并滿足AECQ-100車用電子驗證標準。

圖3       方案特點

2.芯片參數(shù)：

2.1 EMB1432Q

單顆處理 14S前端模擬；最高輸入耐壓60V；輸出電壓誤差為+/- 1mV；SPI 通訊支持1MHz；符合ACE-Q100汽車規(guī)范。

2.2 EMB1428Q

最高輸入耐壓60V；SPI 通訊支持1MHz；最低待機功耗(<100uA)；符合ACE-Q100汽車規(guī)范。

2.3 EMB1499Q

最高輸入耐壓60V；SPI 通訊支持1MHz；最低待機功耗(<30uA)；符合ACE-Q100汽車規(guī)范 。

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