智慧两轮出行新方案
简介
自 2019 年新国标正式推行以来，电动自行车被要求确保蓄电池标称电压小于等于 48V、整车质量小于等于 55kg。功率密度更高、循环寿命更久、安全性更佳的锂电池市场份额因此而迅速提升。
与此同时，在新基建理念引领下，伴随物联网技术的升级，中国共享单车和共享电单车产业从硬件装配到服务体系都将得到进一步升级和创新。
MPS 多年深耕于电源产品研发，愿携手各位工程师朋友，助你们在智慧两轮出行的浪潮上全力冲刺。
多串锂电池全新电能计量解决方案
电池管理系统（BMS，Battery Management System）解决方案的最大挑战之一就是准确估算电池组的内部状态，出色的电池状态监测方案与提升产品性能、改善用户体验息息相关。
MPS 全新推出 MPF42790 电量计方案，帮助客户实现更高精度的电池荷电状态计量：
- 覆盖 2 串 - 16 串电池包应用规格
- 支持多达 4 个温度传感器信息监测
- 支持实现单节电池荷电状态(SoC)监测
- 支持实现单节电池健康状态(SoH)监测
- 为客户电池提供定制化特性建模
图 1: 基于 MPF42790 的 BMS 方案功能框图
600W 高功率密度电池充电方案
随着电池包锂电化趋势蓬勃发展，大功率充电适配器逐渐成为市场主流需求，而传统反激架构显然难以满足大功率适配器的高频、高效、高功率密度要求。因此，MPS 发布了高性能数字 PFC + LLC 组合控制器 HR1211，并基于 HR1211 提供一整套 600W 电池充电解决方案。
图 2 是参考设计评估板 EVHR1211-Y-00B，其中包括 HR1211、HF500-15、MP6925A 和 MP2009。
图 2: 参考设计评估板 EVHR1211-Y-00B
相关内容
图 3 展示了该设计的功能框图
图 3: 600W 电池充电方案功能框图
HR1211 内部集成的 PFC 控制器能够帮助用户在省去昂贵的低频滤波器的同时，使产品具备出色的功率因数水平；配合 MPS 的同步整流方案 MP6925A 取代副边二极管，效率显著提升，并通过恒流恒压控制（CC-CV）来确保电池合理充电；方案因此能实现较高的功率密度，从而得以帮助客户降低整体方案成本。
图 4: MPS 600W 充电方案性能实测
高效百伏耐压同步降压转换器
现阶段，电池包额定电压范围覆盖从电动自行车的 48V 到轻型电摩的 60V 甚至更高。考虑到电机反电动势存在，在设计 BMS 方案时通常需要使用 100V 耐压的电源芯片为板上主控、通信供电。
MPS 全新发布一颗 100V 耐压、0.8A 负载电流能力的同步降压转换器 MP4581：
图 5: MP4581 应用电路
MP4581 不但可以轻松扛过电池包正极上近百伏的峰值电压，还能在轻载时自动进入跳频模式（PSM，Pulse-Skipping Mode）提升工作效率，并以极低的静态电流（15uA）帮助客户实现BMS方案的低待机功耗指标。图 6 显示了 MP4581 与竞品的静态电流（IQ）对比。
图 6: MP4581 享有 15uA 超低静态电流 (IQ)
图 7 显示了 MP4581 的效率曲线。
图 7: MP4581 效率曲线
适用于小型太阳能电池板 MPPT 算法实现的
锂电池充电方案
随着“共享化”概念深入人心，越来越多的人习惯了共享单车出行。对于共享单车来说，除使用小型光伏板为中控单元供电外，通常还会配备用电池。
如何保证光伏电池板以最大功率为共享单车中控系统供电以及如何在光照不足的情况下控制备用电池无缝切换给系统供电，是整个光伏充电系统设计中的关键问题。
MPS 的最新一代单串锂电池充电管理解决方案 MP2731 完美适配光伏输入场合。图 8 显示了 MP2731 的功能架构。
图 8: MP2731 功能架构
MP2731 有三个核心优势：集成可编程输入电压环，内置的模数转换器（ADC），以及采用 NVDC 路径管理架构。下面介绍这些功能：
- 集成可编程输入电压环: 通过控制输入电压环，即可调节光伏板的输出电压；
- 内置 ADC: 采集输入电压和电流转换成数字信息存储在寄存器中，便于上位机计算光伏板的输出功率；
- 采用 NVDC 路径管理架构: 可实现光伏电池板与备用电池对系统供电的无缝切换。
以 MP2731 为核心的光伏充电方案能够高效追踪光伏电池板的最大输出功率，实测跟踪精度可达96.8%（见图 9）。
图 9: MP2731 评估板及实测 MPPT 跟踪精度
结语
随着电动自行车和自行车共享服务的普及，MPF42790、HR1211、MP6925A、MP4581 和 MP2731 等产品也推动着电动自行车的发展浪潮。从控制器到电池充电器到转换器，MPS 可以在设计过程的多个阶段优化电动自行车解决方案。
要了解更多详细信息，请浏览 MPF42790-电量计电源管理方案。
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