據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國市場擁有3億輛兩輪三輪電動車，2019年我國電動兩輪車產(chǎn)量為3609萬輛，銷量為3464萬輛，其中700萬外賣人員和310萬快遞人員是電動車的重度使用者。隨著2019年4月15日新國標(biāo)正式實施，我國鋰電兩輪車銷量達到680萬輛，鋰電池在我國兩輪電動車滲透率達到18.8%，預(yù)計2023年鋰電兩輪車滲透率將達到53%。在兩輪車行業(yè)中，鋰電池替換鉛酸電池的已經(jīng)成為必然趨勢，特別是市場上大量出現(xiàn)共享電動車和鋰電池換電服務(wù)，進一步推動了對智能鋰電池的大量需求。

電池管理系統(tǒng)

Battery Management System

BMS是針對電動車鋰電池的管理系統(tǒng)。由于鋰電池在大量生產(chǎn)時，難以掌握其品質(zhì)，加之操作環(huán)境、老化、過充、過放等因素，電池效率、壽命變差，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致起火燃燒等安全問題。近年來，城市兩輪電動車充電起火事件頻發(fā)，人們對電池續(xù)航能力以及電池安全性的需求持續(xù)增長，電池管理系統(tǒng)BMS日益受到重視，市場也將持續(xù)增量，預(yù)計2025年BMS國內(nèi)市場將超過500億規(guī)模。

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

共享電動車或換電用智能鋰電池，對鋰電池BMS有著特殊要求，BMS必須具備通訊功能，必須對鋰電池的SOC進行精確計算，才能讓平臺或騎手了解可用電量，并作出相應(yīng)的操作，這是大大有別于以前鉛酸電池或者低端鋰電池單純依靠電壓來估算電量的模式，這對BMS的產(chǎn)品研發(fā)和成本提出了巨大的挑戰(zhàn)，既要鋰電池BMS具有強大的功能，同時又要降低成本。兆易創(chuàng)新和銳祺智能攜手創(chuàng)新性地解決了這一問題，基于GD32E230 MCU芯片推出了低成本、高性能的BMS解決方案，推動產(chǎn)業(yè)變革和發(fā)展。

BMS方案概述

 ?  銳祺智能基于GD32E230 MCU芯片開發(fā)的BMS解決方案主要適用于16串鋰電芯管理，可對鋰電池組提供過充、過放、過流、過溫、欠溫及短路保護功能，還可提供充電過程中的電壓均衡功能；可通過 RS485進行通信，與PC上位機、柜控等進行數(shù)據(jù)通信，可以通過上位機軟件進行設(shè)備控制、校準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)監(jiān)控。

 ?  本解決方案配有 4G無線通訊模塊，可將電池包監(jiān)控信息上傳監(jiān)控后臺。可進行高精度的GPS（兼容 GPS 和北斗）定位，可進行遠程無線OTA升級。

 ?  該方案通過基于芯片的底層開發(fā)、創(chuàng)新設(shè)計，極大的提升了方案產(chǎn)品的集成度，器件數(shù)量比市場上同類產(chǎn)品降低30%以上，Layout布板面積大大縮小，可以更加靈活的設(shè)計PCB尺寸，以適應(yīng)鋰電池PACK安裝尺寸要求。

BMS方案系統(tǒng)框圖

BMS方案技術(shù)參數(shù)表

BMS方案元件介紹

1

GD32E230 MCU在本方案中的功能

• 符合IPMI V2.0規(guī)范

• 符合VITA46.11規(guī)范

• 支持HPM.1固件升級

• 提供FRU和SDR編輯軟件

• 模擬輸入電壓、電流、溫度等

• 溫度測量和有效載荷通信

• 熱插拔開關(guān)輸入，LED和有效負載功率控制輸出

2

GD32E230系列MCU主要規(guī)格

• Cortex-M23@72MHz

• Flash：16KB~64KB

• SRAM：4KB/8KB

• 多種通訊方式：I2C x2,SPI x2,UART x2

• 高速高精度ADC,12bits ADCx1@2.6Msps,16通道

• 高級定時器x1,可產(chǎn)生6路死區(qū)可調(diào)的互補PWM輸出

• 通用定時器x5

• gFlash專利加密技術(shù)

• 豐富的封裝類型: LGA20/TSSOP20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

• 供電電壓:1.8V~3.6V

• 工業(yè)級的工作溫度范圍:-40℃-+85℃

• 工業(yè)級的ESD和EMC水平

 BMS方案電路板實物圖

BMS方案特點

• 工作溫度：-40℃~+85℃;

• 支持[敏感詞]16串電芯;

• 支持過壓、欠壓、過流、過溫、低溫、短路保護等;

• 支持精準(zhǔn)的SOC計量;

• 支持均衡;

• 支持485通信;

• 支持4G通訊模塊擴展接口，客戶根據(jù)鋰電池產(chǎn)品需求，可以實現(xiàn)4G通信和GPS定位功能;

• 溫度采樣：電芯溫度2路，MOS溫度1路;

 ?  本方案集成度高，成本低，具有極強的成本競爭優(yōu)勢。該方案采用行業(yè)最小的Layout布板面積，可以適應(yīng)任何挑戰(zhàn)性的鋰電池PACK設(shè)計。同時兼容4G物聯(lián)網(wǎng)接口設(shè)計，產(chǎn)品容易升級成物聯(lián)網(wǎng)BMS。我們提供完整的參考設(shè)計方案、配置工具和生產(chǎn)工具，快速保證產(chǎn)品量產(chǎn)，大大降低產(chǎn)品研發(fā)投入。

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