近年來，全球便攜式儲能市場迎來爆發(fā)式增長，這一趨勢的驅(qū)動源于戶外休閑經(jīng)濟（如露營、徒步、自駕游）的蓬勃興起。便捷式儲能憑借高功率輸出、智能管理等核心能力，可以支持手機、筆記本電腦、甚至電磁爐等大功率電器在戶外充電，正逐步成為戶外娛樂，戶外作業(yè)的主流選擇。因其輕便性，易捷性及采用鋰離子電池的特點，便捷式儲能產(chǎn)品也被稱為戶外移動電源，相當于是一個“大型充電寶”。

下文將詳細介紹大聯(lián)大世平集團推出的一款基于晶豐明源&凌鷗創(chuàng)芯主控MCU芯片LKS32MC453和AFE芯片BM81710H的48V便捷式儲能BMS（電池保護系統(tǒng)）方案，是如何助力“大型充電寶”進行安全、高效供電的。

48V 便捷式儲能BMS方案

該款48V高邊BMS方案，可以達到2000W的輸出功率，具有電芯電壓采集、電流采集、溫度采集、被動均衡、充放電控制、高邊開關、充放電同口等功能特點，支持：過壓/欠壓保護、高/低溫保護、斷線保護、過流保護等保護機制。

圖1. 方案的展示板（125*87mm）

圖2. 方案應用框圖

具體方案規(guī)格

支持 10 ~ 17 串三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。

輸入電壓：8.5V~95V。

持續(xù)充放電電流可達到 84A。

高邊開關：支持充電、放電的高邊 NMOS 開關和預充電、預放電的高邊 PMOS 開關。

支持過流保護、過壓/欠壓保護、短路保護、高/低溫度保護。

支持斷線檢測、負載和充電器接入檢測。

支持 0V 禁充保護。

支持被動控制均衡。

支持外部 ECTRL 管腳控制放電管。

支持電子鎖。

支持 SOC、SOH。

充放電同口。

支持串口通訊。

支持外部按鍵開啟/關閉輸出，并且通過 LED 燈指示輸出狀態(tài)。

支持外部按鍵復位/重啟。

開發(fā)板尺寸 : 125 * 87 mm。

主控MCU芯片LKS32MC453

該方案內(nèi)置一顆LKS32MC453 MCU， 集成主頻192MHz 32位Cortex-M4F 內(nèi)核，具有豐富的DSP指令，硬件浮點運算單元。內(nèi)置高達256kB的Flash存儲器，支持加密保護，最大40kB的SRAM。集成了高性能模擬器件、多種I/O端口和豐富的外設。內(nèi)置12MHz高精度RC時鐘和低速32kHz 低速時鐘，可外掛12~24MHz外部晶振，內(nèi)部PLL可提供最高 192MHz 時鐘。

產(chǎn)品特性

主頻192MHz 32位Cortex-M4F內(nèi)核

256KB Flash，40KB SRAMB。

包含 3路14Bit SAR ADC，2 Msps采樣及轉換速率。

包含 2路12bit DAC 數(shù)模轉換器。

3個通用16位Timer、2個通用32位Timer、1個24bit systick 定時器。

2 個 I2C 接口、2 個 SPI 接口、1路 CAN 接口和 3路 UART 接口

1路獨立DMA引擎, 共8個通道, 支持8、16、32bit傳輸

ADC自檢模塊，支持開路短路檢查

一個CRC模塊

圖3. MCU原理圖

AFE芯片 BM81710H

AFE（電池管理系統(tǒng)模擬前端）芯片，作為實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號的無縫銜接，可以在檢測到故障時起到保護系統(tǒng)的作用，確保BMS的安全性。該方案采用晶豐明源BM81710H，是一款高集成高精度鋰電池監(jiān)控及全方位的安全保護芯片，且具有高邊NMOS 充放電管驅(qū)動控制，適用于10-17 串三元鋰或磷酸鐵鋰等多種電池包應用。

產(chǎn)品特性

支持 10~17 串電池；

輸入電壓：8.5V~95V；

電池電壓采集 ADC：14-bit/16-bitΔΣ ，精度：±5mV@2~4.25V/25℃；

4 路溫度檢測 ADC：14-bit/16-bitΔΣ ，精度：±1℃@-40℃~85℃；

母線電流采集 ADC：18-bit ΔΣ ，精度：±20μV@±5mV/25℃， ±0.2%@±200mV/25℃， ±0.3%@±200mV/(-40 ℃ ~85℃) ；

帶庫侖計， 精度：±5%μVh，范圍：±291271μVh ；

支持充電、放電的高邊 NMOS 管控制；

支持預充電、預放電的高邊 PMOS 管控制；

通過 400kHz I2C 總線與 MCU 通訊，CRC-8 校驗；

支持過流保護、過壓/欠壓保護、斷線保護、高/低溫度保護；

支持斷線檢測、負載和充電器接入檢測；

支持 0V 禁充保護；

支持被動的硬件自主控制均衡和軟件控制均衡；

支持外部 ECTRL 管腳控制放電管；

支持電子鎖；

耗電參數(shù)：130μA @full power mode/25℃，60μA @Normal sleep mode/25℃，10μA @deep sleep mode/25℃ ，1μA @shunt down mode/25℃ ；

工作環(huán)境溫度：-40~125℃

封裝：LQFP-48。

圖4. AFE原理圖

總結

為應對大功率設備的嚴苛供電需求，高效能和安全性成為便捷式儲能BMS的重要衡量指標。此款48V便捷式儲能BMS方案，通過晶豐明源主控MCU和AFE芯片的協(xié)同優(yōu)勢，實現(xiàn)了“高效供電”和“安全供電”的雙重保障，為戶外場景下的電器設備提供持久動力。

晶豐明源

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