MPS在电动两轮车中BMS解决方案

MPS在电动两轮车中BMS解决方案

在过去的很长一段时间内，中国两轮电动车的主流都是铅酸电池，而近年来随着 “锂电风”的盛行，电动两轮车的风向标也在悄然转变。

锂电池成功上位：内外夹击的推波助澜

在中国，庞大的人口带来了多样化的绿色出行方式，快递及配送行业的兴起促进了及时配送与共享电单车的需求增长，内部的市场需求使得两轮电动车市场拥有非常大的增长潜力。

与此同时，节能减排、碳达峰等政策的推出，让铅酸换锂电、电动车智能化成为大势所趋。2019年3月26日，工业和信息化部发出消息，电动自行车新强制性国家标准《电动自行车安全技术规范》于2019年4月15日正式实施。在新国标的促进作用下，锂电池在两轮电动车中的渗透率从曾经的不到10%增长到如今的30%左右。

备注: 数据来源于网络

瑕瑜互见的锂电池两轮车

锂电池能够成功上位，自然与其自身的先天优势密不可分。首先，锂电池的使用寿命更长，是同类型号铅酸电池的两倍，因此耐用价值更高；其次，它质量很轻，电池提取也比较方便；另外，它更加绿色环保、能量密度大，即使是在铅酸电池中价位比较高的石墨烯电池，续航里程也不一定比锂电池高。

可万物都有其两面性，正因为锂电池的能量密度高，电池内部化学物质活性强，当电芯出现过充、过放等非正常使用时，极有可能出现电池损坏，极端情况下，还会导致起火和爆炸，而近年来锂电池两轮电动车发生的火灾事故也是屡见报端。还有，锂电池的制造工艺及材料成本高也成为其掣肘之一。

高精度电池管理系统（BMS）设计

这款电池管理系统（BMS）参考设计板，包含一颗高测量精度的模拟前端芯片-MP2797

参考设计

大功率电池管理系统解决方案模块

EVKT-BMU1xx-HP是用于 EVBMU1xx-HP-R01A 的评估套件。

应用框图

电动自行车

电动自行车（E-Bikes）在全球范围内的需求正在不断增长

如何修补锂电池的“瑕”

在面对锂电池安全问题这一头号“瑕疵”劲敌时，设计人员通过分析起火因素，了解到过充电、电池单体故障、电气线路短路是导致电动车电气火灾的根本原因。因此，为了降低安全风险，锂电池必须配备一套可靠的电池管理系统（BMS），用于随时监控锂电池的电压，电流等参数，一旦超过事先设定的阈值，则直接关断电池主回路，保护电池包的安全。

而两轮车相比于其他应用，安全问题则更加任重而道远：由于其应用环境十分恶劣，震动幅度更大，温度范围更宽；同时充电不规范带来了诸多不可控因素，很多充电系统来自二级市场，安全隐患高。因此，两轮车应用对BMS的保护需求更高，即更加重视BMS板的鲁棒性（Robust）。当然，成本也需要控制在可接受的范围内。

鉴于此，MPS推出了非常适应市场需求的BMS解决方案，可以从安全、成本两方面来帮助两轮车锂电池“遮瑕”，助力实现瑕不掩瑜。

第一层“遮瑕”：双重保护，安全可靠

MPS先进的模拟前端（AFE）MP2797是一颗用于7-16串BMS电池监测保护芯片，可为两轮车锂电池提供完整的软硬件双重保护，提高其安全性能。

图注： MP2797及其典型应用电路

首先，MP2797集成了全面的芯片硬件保护功能：充放电过流保护（OCP）、单节电芯及电池组的欠压保护（UVP）和过压保护（OVP）、电芯高/低温保护、芯片高温保护等。

其次，除了全方位的硬件保护，MP2797还可以通过多方位的数据监测，实时掌握电池的健康状况，及时发出预警，做好软件保护：

图注：常温下，MP2797的ADC电压测量误差≤5mV，电流误差≤0.5%

图注：4通道NTC采样

电池电压电流监测：通过集成两个独立的模数变换器（ADC）可分别对Cell电压和电流进行高精度监测，以便实时掌握电池组的状态，更安全地使用电池；

电池温度监测：MP2797不仅可以测量芯片的温度，还能复用15位电压采样ADC提供4个通道进行外部 NTC 热敏电阻的温度采样；

第二层“遮瑕”：BOM简单，成本效益高

众所周知，锂电池自身的成本问题已然束缚了其普及速度，若配套的BMS方案价格不友好，则更是雪上加霜。

值得称赞的是MP2797在成本控制方面也十分出色，其三大“王牌”招数可直接或间接地降低整体方案的成本：

内置的软启动功能可防止启动电流过大带来的安全隐患，而且还直接节省了外围预充电电路

采用极具特色的高边驱动，可驱动多个并联 N 沟道 MOSFET，与低边驱动相比，节省了隔离电源和信号隔离器件

内部集成最高58mA的被动均衡MOSFET，可以满足大部分电动两轮车的均衡需求，节省外部均衡管的成本，也大大节省了PCB板面积

最终，MP2797凭借自身的高性能、高性价比优势，对两轮车锂电池管理进行了一定程度上的“遮瑕”操作，帮助其扬长避短，发挥最大优势。

　　审核编辑：汤梓红