【解决方案】小电驴的BMS——麻雀虽小五脏俱全

本文导读

在新能源高速发展的今天，电池在各行各业的应用越发广泛，对于电池系统的智能化、自动化控制，以及对电池系统的实时状态监测显得越来越重要。立功科技使用MPS的MP2797模拟前端，实现适用于电动两轮车的BMS方案。

MP2797，是MPS公司生产的一款用于7到16串电池的电池管理芯片，集成高边驱动器，具有库伦计数功能的高精度电池监控和保护器。该方案中，选用MP2797作为BMU的模拟前端，负责监控电池信息。

方案简介

低压部分可实现或可扩展的功能：1. 使用EEPROM的数据存储功能存储电池组信息。2. 通过CAN 总线进行对电池组的实时监控以及对AFE的实时控制。3. 低压部分预留了蓝牙透传以及高边开关，可支持客户的自定义需求4. 处理AFE上报的电池组的相关错误。5. 自主的SOC和SOH算法。

高压部分：1. AFE MP2797对电池包的总电压，充放电电流，负载端电压，单体电池电压进行监控 ，并通过I2C接口实时反馈数据到MCU端。同时，MP2797对每节电池的电压和电流有同步采集的功能，可用于进行电池内阻的计算。2. AFE对电池高温/低温，电池过压/欠压，充电/放电过流等状态进行监控，并且进行硬件保护和触发中断及故障。3. 流经采样电阻的电流由MP2797自带库仑计进行电流积分，用于计算SOC。4. 通过外部均衡电路，对电池组进行被动均衡。5. 各种硬件保护措施。

方案特性与优势

支持7-16节串联电池组

MP2797可以支持7-16串的电池连接，可以通过软件编程去增加或减少检测的电池数量，支持最大的电池包电压到86V。该BMS解决方案可以支持最大16节电池，60V电池包应用。

高精度的电流电压测量

MP2797内部集成了两个独立的ADC模块，一个15位的ADC用于单体电池电压监测，常温下电压测量误差在5mV以内。另外一个ADC通过外部采样电阻测量充放电电流，支持16位的高精度ADC采集，常温下测量误差不超过0.5%。

高边MOSFET驱动

MP2797通过高边的MOSFET驱动，可以节省外部的隔离器和电源隔离，同时也提高了系统的安全性。

内置软启动

MP2797通过软启动的配置，可以利用主通道的MOSFET给输出电容充电，节省了旁路启动电路，也保证了主功率管的安全性。

电池发热监测

MP2797可以测量芯片温度，并且复用15位电压采样ADC，提供独立4个NTC引脚进行外部NTC电阻温度采样，用于电池温度监测或PCB板温度监测。

硬件可编程保护

过压欠压，过流，过温，短路检测等。若是出现相关的错误， MOSFET可以配置为硬件关断，同时也可以配置中断反馈给MCU，MP2797的GPIO1和GPIO2可以配置为MOSFET控制输入脚，MCU通过控制GPIO1和GPIO2来关断MOSFET。

电池均衡

MP2797支持内部最大58mA的均衡电流，该设计采用外部均衡，均衡电流为80mA。

实时的电池数据监控

图2 MP2797-BMS上位机监控界面

该方案配套如上图所示的上位机软件，通过CAN总线进行通信。若是上位机启动了读取ADC数据，MCU便会定时向上位机上报电池组的信息。若是AFE检测到了电池组的错误，MCU也会通过总线上报错误信息，并且在上位机进行显示。同时上位机也可以通过相关指令控制BMS的FET，进行ADC扫描，以及读ADC数据等功能。

集成SOC算法和SOH算法

支持基于安时积分的SOC算法。以及基于电池循环次数计算的SOH算法。

配备电池测试架

配备电池测试架，通过电阻电容模拟电池组。可以通过调节测试架上的滑片去调节各个模拟单体的电压大小，可作为在没有真实电池组时的AFE功能测试。

应用场景

该设计除了可用于做电动两轮车的电池管理，同样可以应用于家用储能，户外储能，工业和通讯备电，电动工具等方向上。

审核编辑：汤梓红