MPS在電動兩輪車中BMS解決方案

在過去的很長一段時間內，中國兩輪電動車的主流都是鉛酸電池，而近年來隨著 “鋰電風”的盛行，電動兩輪車的風向標也在悄然轉變。

鋰電池成功上位：內外夾擊的推波助瀾

在中國，龐大的人口帶來了多樣化的綠色出行方式，快遞及配送行業的興起促進了及時配送與共享電單車的需求增長，內部的市場需求使得兩輪電動車市場擁有非常大的增長潛力。

與此同時，節能減排、碳達峰等政策的推出，讓鉛酸換鋰電、電動車智能化成為大勢所趨。2019年3月26日，工業和信息化部發出消息，電動自行車新強制性國家標準《電動自行車安全技術規范》于2019年4月15日正式實施。在新國標的促進作用下，鋰電池在兩輪電動車中的滲透率從曾經的不到10%增長到如今的30%左右。

備注: 數據來源于網絡

瑕瑜互見的鋰電池兩輪車

鋰電池能夠成功上位，自然與其自身的先天優勢密不可分。首先，鋰電池的使用壽命更長，是同類型號鉛酸電池的兩倍，因此耐用價值更高；其次，它質量很輕，電池提取也比較方便；另外，它更加綠色環保、能量密度大，即使是在鉛酸電池中價位比較高的石墨烯電池，續航里程也不一定比鋰電池高。

可萬物都有其兩面性，正因為鋰電池的能量密度高，電池內部化學物質活性強，當電芯出現過充、過放等非正常使用時，極有可能出現電池損壞，極端情況下，還會導致起火和爆炸，而近年來鋰電池兩輪電動車發生的火災事故也是屢見報端。還有，鋰電池的制造工藝及材料成本高也成為其掣肘之一。

高精度電池管理系統（BMS）設計

這款電池管理系統（BMS）參考設計板，包含一顆高測量精度的模擬前端芯片-MP2797

參考設計

大功率電池管理系統解決方案模塊

EVKT-BMU1xx-HP是用于 EVBMU1xx-HP-R01A 的評估套件。

應用框圖

電動自行車

電動自行車（E-Bikes）在全球范圍內的需求正在不斷增長

如何修補鋰電池的“瑕”

在面對鋰電池安全問題這一頭號“瑕疵”勁敵時，設計人員通過分析起火因素，了解到過充電、電池單體故障、電氣線路短路是導致電動車電氣火災的根本原因。因此，為了降低安全風險，鋰電池必須配備一套可靠的電池管理系統（BMS），用于隨時監控鋰電池的電壓，電流等參數，一旦超過事先設定的閾值，則直接關斷電池主回路，保護電池包的安全。

而兩輪車相比于其他應用，安全問題則更加任重而道遠：由于其應用環境十分惡劣，震動幅度更大，溫度范圍更寬；同時充電不規范帶來了諸多不可控因素，很多充電系統來自二級市場，安全隱患高。因此，兩輪車應用對BMS的保護需求更高，即更加重視BMS板的魯棒性（Robust）。當然，成本也需要控制在可接受的范圍內。

鑒于此，MPS推出了非常適應市場需求的BMS解決方案，可以從安全、成本兩方面來幫助兩輪車鋰電池“遮瑕”，助力實現瑕不掩瑜。

第一層“遮瑕”：雙重保護，安全可靠

MPS先進的模擬前端（AFE）MP2797是一顆用于7-16串BMS電池監測保護芯片，可為兩輪車鋰電池提供完整的軟硬件雙重保護，提高其安全性能。

圖注： MP2797及其典型應用電路

首先，MP2797集成了全面的芯片硬件保護功能：充放電過流保護（OCP）、單節電芯及電池組的欠壓保護（UVP）和過壓保護（OVP）、電芯高/低溫保護、芯片高溫保護等。

其次，除了全方位的硬件保護，MP2797還可以通過多方位的數據監測，實時掌握電池的健康狀況，及時發出預警，做好軟件保護：

圖注：常溫下，MP2797的ADC電壓測量誤差≤5mV，電流誤差≤0.5%

圖注：4通道NTC采樣

電池電壓電流監測：通過集成兩個獨立的模數變換器（ADC）可分別對Cell電壓和電流進行高精度監測，以便實時掌握電池組的狀態，更安全地使用電池；

電池溫度監測：MP2797不僅可以測量芯片的溫度，還能復用15位電壓采樣ADC提供4個通道進行外部 NTC 熱敏電阻的溫度采樣；

第二層“遮瑕”：BOM簡單，成本效益高

眾所周知，鋰電池自身的成本問題已然束縛了其普及速度，若配套的BMS方案價格不友好，則更是雪上加霜。

值得稱贊的是MP2797在成本控制方面也十分出色，其三大“王牌”招數可直接或間接地降低整體方案的成本：

內置的軟啟動功能可防止啟動電流過大帶來的安全隱患，而且還直接節省了外圍預充電電路

采用極具特色的高邊驅動，可驅動多個并聯 N 溝道 MOSFET，與低邊驅動相比，節省了隔離電源和信號隔離器件

內部集成最高58mA的被動均衡MOSFET，可以滿足大部分電動兩輪車的均衡需求，節省外部均衡管的成本，也大大節省了PCB板面積

最終，MP2797憑借自身的高性能、高性價比優勢，對兩輪車鋰電池管理進行了一定程度上的“遮瑕”操作，幫助其揚長避短，發揮最大優勢。

審核編輯：湯梓紅