基于 NXP MC33771 及 S32K144 的智慧汽车 BMS 动力电池管理一体式系统方案

BMS（Battery Management System）电池管理系统，是针对电动汽车锂电池的管理系统，连接电动汽车最核心部件“电池”与整车的关键纽带。BMS是电动汽车电池的精准“调音师”，一般来说，BMS 可以帮忙解决电池间不一致性愈趋明显、电池效率、寿命变差和严重时可能导致起火燃烧等安全问题。随着人们对新能源车续航能力以及电池安全性的追求持续增长，电池管理系统BMS日益受到重视。

一般来说，BMS由一个主控单元和多个从控单元组成，从控单元直接连接电池包（Battery Pack），采集电池的电压、电流和温度等，主控单元通过CAN汇流排或Daisy Chain（菊轮链）通信等方式管理多个从控单元。大联大世平推出的基于NXP S32K144的BMS一体机解决方案支持菊轮链和CAN网路。具有极大的灵活性，可满足不同客户的需求。

硬体设计

控制部分

使用 NXP S32K144 作为 BMS 的控制处理单元，一方面留有CAN BUS 可以与其他的 BMU及其它 ECU 连接，接受车身诸多感测器的信号，另一方面使用 SPI 直接或透过 NXP MC33664 转为 Transformer Physical Layer ( TPL ) 与 NXP MC33771 AFE IC通信，获取 AFE 采集的资料。S32K144 的特色如下：

· ARM Cortex-M4 up to 112Mhz；

· Flash/RAM-512 KB/64KB；

· 丰富的外设资源： 4 × 16bit timer、1 × 32bit LP timer、RTC、4 x LPSPI(with 1 emulated SPI by Flex IO)、4 x LPUART、 3 x FlexCAN 、2 x16（12-bit）ADC

· Function Safety ASIL-B

· S32K 系列有多种产品可供客户选择，并且配套丰富的支援工具供客户开发

AFE 电池芯控制 IC

MC33771是为汽车设计的SMARTMOS锂离子电池控制器IC混合动力 （ HEV ） 和电动汽车 （ EV ） 等应用以及工业应用储能系统 （ ESS ） 和不间断电源等应用（ UPS ） 系统。

透过ADC转换抓取电池电压和电流并包含库仑计数和温度测量。通过 Serial Peripheral Interface （ SPI ） 或 Transformer Isolation （ TPL ） 到微控制器进行处理。

· 6 V ≤ VPWR ≤ 61.6 V工作，瞬态电压75 V

· 7 ~ 14 节电池芯测量

· 0 Mbps TPL or 4.0 Mbps SPI 传输模式

· 最大总电压测量误差为8 mV

· 最大支援300 mA被动电池平衡和诊断

· 设计支持ISO 26262，最高ASIL D安全能力

· 符合AECQ-100标准

调试界面截图

功能演示照片

► 场景应用图

► 展示版照片

► 方案方块图

► 核心技术优势

① 监测单节电池的电压、温度

② 监测整串的电压、电流、温度

③ 单节电池之间具有被动均衡功能

④ 电池包之间采用 CAN 汇流排或者菊轮炼连接

⑤ 带有多种保护和诊断功能

⑥ 支援 SPI/TPL 两种可选配的通信方式

► 方案规格

① 单颗 MC33771 可监测 7 到 14 串电池

② 内置被动均衡电流开关管，最大支援300 mA 被动均衡电流

③ 内置库伦计，用于电流检测

④ ASIL C 芯片功能安全等级

⑤ 可支援 63 颗 MC33771 级联

⑥ 检测精度 2 mV

⑦ 支援 43 种内部自检测功能

⑧ 65 us 内同步测量电压电流