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大功率电池管理系统解决方案模块

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概述

简介

MBMxxS-P100-x 是一个完整的解决方案，适用于大电流 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 MBMxxS-P100-x 的功能框图。

图 1：MBMxxS-P100-x 的功能框图

根据MP279x AFE 和 MPF4279x 电量计的不同组合，可以得到不同的 MBMxxS-P100-x 评估板。请参见第 5 页的完整解决方案部分获取更详细的信息。

完整解决方案

解决方案 MPF4279x 产品型号 MPF4279x 产品描述 MP279x 产品型号 MP279x 产品描述
MBM16S-P100 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
MBM14S-P100 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
MBM10S-P100 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
MBM16S-P100-B 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
MBM14S-P100-B 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

MBM16S-P100

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 BMU16S-P100-R01A MP2797DFP-0001-T 与 MPF42790DR-0B-0001 或 MPF42792-0B-0001 完整解决方案 1
2 EVKT-USB_RS485/I2C-01 USB 转 RS-485/I2C 适配器 1

MBM14S-P100

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 BMU14S-P100-R01A MP2791DFP-0001-T 与 MPF42790DR-0B-0001 完整解决方案 1
2 EVKT-USB_RS485/I2C-01 USB 转 RS-485 / I2C 适配器 1

MBM10S-P100

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 BMU10S-P100-R01A MP2791DFP-0001-T 与 MPF42795DR-0B-0001 或 MPF42797DR-0B-0001 完整解决方案 1
2 EVKT-USB_RS485/I2C-01 USB 转 RS485 / I2C 适配器 1

MBM16S-P100-B

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 BMU16S-P100-B-R01A MP2797DFP-0001-T 和 MPF42791DR-0B-0001 完整解决方案 1
2 EVKT-USB_RS485/I2C-01 USB转 RS485 / I2C 适配器 1

MBM14S-P100-B

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 BMU14S-P100-B-R01A MP2791DFP-0001-T 与 MPF42791DR-0B-0001 完整解决方案 1
2 EVKT-USB_RS485/I2C-01 USB 转 RS485 / I2C 适配器 1


Figure 2: MBMxxS-P100-x 板设置

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
  • 高达 100A 的恒定充/放电电流和高达 150A 的峰值电流
  • 真正的硬件保护
  • 为外部设备（例如显示器）提供5V、CAN 总线和 UART 接口
  • 外部故障指示LED 和电池组电压状态 LED
  • 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)
    • PCB 和可调电池过温保护 (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，从而降低了电流消耗
  • 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：MBM16S-P100 性能示例


套件规格

功能特性 规格
最大串联电池数 MBM16S-P100-x: 16节电池串联
MBM14S-P100-x: 14节电池串联
MBM10S-P100-x: 10节电池串联
电池组电压范围 MBM16S-P100-x: 18V 至 70.4V
MBM14S-P100-x: 18V 至 65.8V
MBM10S-P100-x: 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196.605A (可调充电OC 阈值) (1)
放电电流范围 0A 至196.605A (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) 123mmx121mm (FET 板)
97mmxx61mm （控制板）

注：
1) 建议10 个并联 FET 配置下的连续电流不超过 120A。最大峰值电流为150A。