電子發燒友網報道(文/黃山明)隨著儲能系統的發展,對BMS的性能需求也在與日俱增。而如今,BMS也開始集成MCU、AFE等產品,這對于其中的MCU而言,又提出了新的要求。
比如隨著儲能系統對能效和續航時間的要求不斷提高,MCU需要在保持高性能的同時,進一步降低功耗。并且為了更準確地監測電池狀態和控制充放電過程,MCU需要具備高精度的ADC和DAC。
并且儲能BMS需要與AFE、傳感器、上位機等設備進行通信,因此MCU需要具備多種外設接口,如UART、SPI、I2C、CAN等。同時由于儲能系統需要高可靠性,因此MCU需要具備功能安全特性,如故障檢測、自我診斷等。
此外,為了簡化系統設計和降低開發成本,MCU正朝著集成化和模塊化方向發展。一些MCU內置了AFE、預驅等功能模塊,減少了外部元件的數量,提高了系統的穩定性和可靠性。
主流架構上采用Cortex-M4/M33或RISC-V,支持硬件浮點運算(FPU)和DSP指令,滿足復雜算法(如SOC/SOH估算、FOC控制)需求。主頻從100MHz向200MHz以上演進,縮短電流環響應時間。
市場中的儲能MCU新品
由于儲能系統的新需求,也促使廠商推出了相應產品。例如晶豐明源的LKS32MC453便是一款高性能、低功耗的MCU。其采用192MHz的32位Cortex-M4F內核,具備豐富的DSP指令和硬件浮點運算單元,能夠快速處理復雜的計算任務,滿足儲能BMS中對電池狀態實時監測和控制的需求。
集成了多種外設,如2個I2C接口、2個SPI接口、1路CAN接口和3路UART接口等,內置3路14位SAR ADC,采樣及轉換速率可達2 Msps,內置3個通用16位定時器、2個通用32位定時器和1個24位systick定時器,具備多種低功耗模式,如睡眠模式、深睡眠模式等。
內置12MHz高精度RC時鐘和低速32kHz時鐘,可外掛12-24MHz外部晶振,確保系統在不同工作條件下的穩定運行;同時具備ADC自檢模塊、CRC模塊等,增強了系統的可靠性和安全性。
愛普特的APT32F103是一款基于RISC-V架構的32位MCU,最高工作頻率達48MHz,具有高性能、高可靠性和豐富的外設接口。
片載80Kbytes的程序閃存,內含8Kbytes的SRAM以及獨立的3Kbytes數據閃存。支持多種通信協議,包括1xI2C、3xUART、1xUSART、1xSPI和1xSIO。最多支持30個GPIO,所有GPIO均可配置為外部中斷。具備4個大電流驅動管腳,每個管腳支持灌入最大電流為120mA。
擁有多達24路的12位ADC,支持內部/外部VREF輸入,支持多達25路的觸摸按鍵控制器。配備多個定時器,包括1x16位增強型定時器(支持7路PWM輸出)、1x16位通用定時器(支持2路PWM輸出)、4x16位基本定時器、1x16位低功耗定時器和1x16位實時時鐘定時器。包括獨立看門狗定時器(IWDT)和窗口看門狗定時器(WWDT),確保系統在異常情況下的可靠性和穩定性。
工作電壓支持1.8V-5.5V的寬電壓范圍,能夠在-40℃-85℃的寬溫度范圍內正常工作,支持多種低功耗模式,能夠根據負載情況動態調整功耗。通過CS 10V A級測試,支持ESD 8KV和EFT 4KV保護。
小結
目前儲能MCU方向均聚焦于高性能、高集成度、工業級可靠性,未來,隨著儲能市場的高速增長,MCU將進一步向AI化、寬壓化、RISC-V化發展,國產廠商有望憑借本土化服務和性價比占據更大份額。
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