电池管理单元参考设计套件

参考设计
1

概述

简介

EVKT-BMU1xx是用于 EVBMU1xx-R-01A的评估套件。EVBMU1xx-R-01A是一款用于 7 至 16 节串联电池管理单元的参考设计板。

该板采用了可靠的电池管理模拟前端 (AFE) 系列MP279x IC，以提供完整的 AFE 监控和保护解决方案。MP279x 最多支持 16 节电池串联，而且提供两个独立的模数转换器 (ADC) 用于同步电压和电流测量。其上管 MOSFET (HS-FET) 驱动器和可靠的硬件保护功能均具有可配置阈值。具体的保护功能包括了过流保护 (OCP)、短路保护 (SCP)、电池组和单电池过压保护 (OVP)、电池组和单电池欠压保护 (UVP)、过温保护 (OTP) 和欠温保护（UTP）。 MP279x 还集成了内部平衡 FET 以均衡失配电池，同时还可以选择驱动外部 FET 来获得更高的平衡电流。

该板还采用了独立的电池电量计 (FG) IC，MPF4279x。该IC系列通过定制的电池模型完成充电状态 (SoC)、充满时间、耗尽时间和不可用电量的估算， 而电池模型则通过详尽的特性表征和电压、电流以及温度读数获得。该解决方案提供图形用户界面 (GUI) ，操作快速、简单且易于配置。图 1 显示了 EVKT-BMU1xx的功能框图。

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图1: EVKT-BMU1xx功能框图

根据MP279x AFE 和 MPF4279x 电量计的不同组合，可以得到不同的EVKT-BMU1xx 评估板。请参见第 5 页的评估套件部分获取更详细的信息。

评估套件

参考设计 MPF4279x 产品型号 MPF4279x 产品描述 MP279x 产品型号 MP279x 产品描述
EVBMU16S-R-01A MPF42790 2至16节电池电量计（FG），带电平指示LED MP2797 7至16节电池管理系统（BMS），带I2C接口
EVBMU16SNL-R-01A MPF42792 2至16节电池电量计（FG） MP2797 7至16节电池管理系统（BMS），带I2C接口
EVBMU14S-R-01A MPF42790 2至14节电池电量计（FG），带电平指示LED MP2791 7至14节电池管理系统（BMS），带I2C接口
EVBMU10S-R-01A MPF42795 2至10节电池电量计（FG），带电平指示LED MP2791 7至14节电池管理系统（BMS），带I2C接口
EVBMU10SNL-R-01A MPF42797 2至10节电池电量计（FG） MP2791 7至14节电池管理系统（BMS），带I2C接口
EVBMU16S-G1-R-01A MPF42791 下一代2至16节电池电量计（FG），带电平指示LED MP2797 7至16节电池管理系统（BMS），带I2C接口
EVBMU14S-G1-R-01A MPF42791 下一代2至14节电池电量计（FG），带电平指示LED MP2791 7至14节电池管理系统（BMS），带I2C接口

套件内容

EVKT-BMU16S

套件中包含的产品（以下产品可单独订购）：

# 产品型号 描述 数量
1 EVBMU16S-R-01A MP2797DFP-0001-T 与 MPF42790DRT-0B-0001 参考设计和评估板 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USB 转 RS232 / I2C 适配器 1

EVKT-BMU16SNL

套件中包含的产品（以下产品可单独订购）：

# 产品型号 描述 数量
1 EVBMU16SNL-R-01A MP2797DFP-0001-T 与 MPF42792DRT-0B-0001 参考设计和评估板 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USB 转 RS232 / I2C 适配器 1

EVKT-BMU14S

套件中包含的产品（以下产品可单独订购）：

# 产品型号 描述 数量
1 EVBMU14S-R-01A MP2791DFP-0001-T 与 MPF42790DRT-0B-0001 参考设计和评估板 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USB 转 RS232 / I2C 适配器 1

EVKT-BMU10S

套件中包含的产品（以下产品可单独订购）：

# 产品型号 描述 数量
1 EVBMU10S-R-01A MP2791DFP-0001-T 与 MPF42795DRT-0B-0001 参考设计和评估板 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USB 转 RS232 / I2C 适配器 1

EVKT-BMU10SNL

套件中包含的产品（以下产品可单独订购）：

# 产品型号 描述 数量
1 EVBMU10SNL-R-01A MP2791DFP-0001-T 与 MPF42797DRT-0B-0001 参考设计和评估板 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USB 转 RS232 / I2C 适配器 1

EVKT-BMU16S G1 (Next Generation FG)

套件中包含的产品（以下产品可单独订购）：

# 产品型号 描述 数量
1 EVBMU16S-G1-R-01A MP2797DFP-0001-T 与 MPF42791DRT-0B-0001 参考设计和评估板 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USB 转 RS232 / I2C 适配器 1

EVKT-BMU14S G1 (Next Generation FG)

套件中包含的产品（以下产品可单独订购）：

# 产品型号 描述 数量
1 EVBMU14S-R-01A MP2791DFP-0001-T 与 MPF42791DRT-0B-0001 参考设计和评估板 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USB 转 RS232 / I2C 适配器 1

图2: EVBMU1xx-R-01A评估套件设置

产品特性和优势

  • 高端充/放电（包括预充电功能）MOSFET
  • 支持7 至16 节电池串联应用
  • 真正的硬件保护
  • 可选择同时测量电压与电流的高精度模数转换器 (ADC)
  • 可调告警反应和阈值：
    • 可调过压保护 (OVP) 和欠压保护 (UVP)
    • 可调充/放电过流保护 (OCP) 和短路保护 (SCP)
    • 可调PCB 和电池过温保护 (OTP)
    • 自我功能测试选项
  • 采用内部 MP279x FET 进行电池平衡，还可选择外部平衡 FET 以实现更大电流
  • 断线检测
  • 具有待机放电 FET 的睡眠模式，在检测到负载/充电器时可自动唤醒，从而降低电流消耗
  • 安全模式下的负载/充电器检测选项
  • 精确的电池组充电状态 (SoC) 估计（见图 3）
  • 通过 MPS图形用户界面（GUI）提供简单配置
  • 采用专用电池模型，可支持任意锂基电池类型

图3: EVBMU16S-R-01A性能示例

套件规格 (1)

功能特性 规格
最大串联电池数 EVKT-BMU16Sxx: 16节电池串联
EVKT-BMU14Sxx: 14节电池串联
EVKT-BMU10Sxx: 10节电池串联
电池组电压范围 EVKT-BMU16Sxx: 18V 至 70.4V
EVKT-BMU14Sxx: 18V 至 65.8V
EVKT-BMU10Sxx: 18V 至 44V
电池电压范围 最高4.5V (可调电池UV /OV 阈值)
充电电流范围 0A 至130.07A (可调充电OC 阈值)(1)
放电电流范围 0A 至130.07A (可调放电OC 阈值) (1)
总高端保护电阻（连接器 + PCB 走线 + 1 个并联 FET） 4mΩ 至 5mΩ
操作系统要求 Windows 7 或更高版本
系统要求 至少350MB可用空间
EVB 尺寸 (L x W) 9.65cm x 9.74cm

注：
(1) 建议4个并联 FET 配置下的连续电流不超过 50A。仍支持更大峰值电流。

影响测试与使用的硬件限制

EVBMU1xx-R-01A 系列仅用于演示，禁止在生产环境中使用。

EVKT-BMU16S, EVKT-BMU16S-G1和EVKT-BMU16SNL 限制

EVKT-BMU16x采用了 MP2797 的工程样品。其微控制器 (MCU) 和 GUI 的设计做了一定的简化，以克服一些样品限制。请查看 MP2797 数据手册和相关应用说明以了解这些限制。联系 MPS FAE 可获取应用说明。

要确保可靠的设置、卓越的性能和更佳 BOM，请关注 MP2797 工程预样品相关更改。不建议偏离本指南做出更改；在做任何更改之前，请联系 MPS FAE。

EVKT-BMU10S, EVKT-BMU10SNL, EVKT-BMU14S和EVKT-BMU14-G1 限制

EVKT-BMU10x 和EVKT-BMU14S采用了 MP2791 的工程样品。其MCU和 GUI 的设计做了一定的简化，以克服一些样品限制。请查看 MP2791 数据手册和相关应用说明以了解这些限制。联系 MPS FAE 可获取应用说明。

要确保可靠的设置、卓越的性能和更佳 BOM，请关注 MP2791 工程预样品相关更改。不建议偏离本指南做出更改；在做任何更改之前，请联系 MPS FAE。

第 1 节. 硬件规格

1.1 个人电脑要求

使用 EVKT-BMU1xx必须满足以下最低要求：

  • Windows 7 或更高版本的操作系统
  • Net Framework 4.6.1
  • PC机至少有一个可用 USB 端口
  • 至少 350MB 可用空间

1.2 EVBMU1xx-R-01A 规格

EVBMU1xx-R-01A是 MP279x 和 MPF4279x 的参考设计与评估板。

图4: EVBMU1xx-R-01A评估板

功能特性 规格
电池组电压 18V 至70.4V (16节电池的电池组)
18V 至65.8V (14节电池的电池组)
18V 至44V (10节电池的电池组)
充电器电压 18V 至72V (16节电池的电池组)
18V 至67.8V (14节电池的电池组)
18V 至46V (10节电池的电池组)
并联保护N沟道MOSFET 1至4个
EVB 尺寸 (L x W) 9cm x 9.7cm

1.3 EVBMU1xx-R-01A 原理图

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图5：FG MPF4279x原理图

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图6: BMS MP279x原理图

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图7: BMS保护功能原理图

848×448 32 KB

图8: 电源原理图

877×921 105 KB

图9: MCU STM32F030C8

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