打造高效安全的电池管理 | 基于ACM32 MCU的两轮车充电桩方案

前 言

随着城市化进程的加快、人们生活水平的提高和节能环保理念的普及，越来越多的人选择了电动车作为代步工具，而两轮电动车的出行半径较短，需要频繁充电，因此在城市中设置两轮车充电桩就非常有必要了。城市中的充电桩不仅能解决两轮车充电难、乱摆放的问题，而且能够更大限度的保证了用户的充电安全，有效降低了充电过程火灾事故的发生。

两轮车充电桩解决方案

上海航芯的两轮车充电桩解决方案以ACM32F403RET7为主控芯片，该方案包含了电源模块、控制模块、显示模块、通讯模块等。ACM32F403主频高达180MHz，带两路CAN接口，可与BMS通信，读取电池相关信息，带四路高速QSPI接口，实现与NFC模块的高效通信，另外带串口、32bit Timer、IO等丰富的外设资源，很好的满足了产品的功能需求，方案框图如下所示：

两轮车充电桩方案框图

充电桩电网中输入220V交流电，通过可控硅、功率MOS管、继电器等开关器件，控制充电的通断，为了充电安全，往往会在电路中增加电流检测以监测充电过程中电流的变化，实现过流保护、空载保护、充满自停等，常见的电流检测方法有：电阻采样、电流互感器采样、霍尔元件采样，一般情况多采样电阻采样。

通讯方面搭配了4G模块和NFC模块，主控芯片通过UART与4G模块通信，连接到后台的充电管理系统，将实时的充电状态同步到后台，也可在APP上操作，远程控制充电的开启和停止。同时也支持NFC刷卡，通过SPI快速检卡，识别持卡用户，认证成功后进行扣费开启充电。

BMS（电池管理系统）主要是监控电池的工作状态（电池的电压、电流和温度）、预测电池的剩余电量（SOC）和相应的剩余行驶里程，进行电池管理以避免电池过充、过放、过热和单节电池电压不平衡的现象，从而最大限度的发挥电池的循环寿命。系统预留了CAN接口，以便在充电过程中，BMS可将电池的充电参数（电压、电流、SOC等信息）定时发送给充电机，从而改变充电策略、为调整充电参数提供参考，在充电结束后，BMS将充电完成的信息通过CAN总线发送至充电机，从而切断电源，完成充电。