电动两轮车BMS保护板方案

只看该作者 · 2024-4-19 15:10

本帖最后由 zhao133 于 2024-4-19 15:09 编辑

今天给大家分享一下，我做的电动两路车BMS方案，这个方案是我2021年年底设计的。当时有一些BMS的项目需求，通过一些朋友关系，拿到一些极海的BMS工程样品，于是就做了一款BMS的产品级的应用方案——电动两路车BMS保护板。现在给大家介绍一些这个方案用到的一些关键器件和技术。关键器件：主控芯片：APM32F072CBT6（Geehy M0+），BMS模拟前端：16串带均衡功能AFE（Geehy工程样品，型号不详）。存储芯片：W25Q128JVSIQ、24C512；
产品技术特点：

电池串数	8-16串
均衡功能	外部均衡，被动均衡
充放电接口	充放电分口控制
过电流能力	放电60A，充电20A
传感器类型	NTC，6路
预充电、预放电	有，放电限流电阻10R
掉电存储功能	有，W25Q128JVSIQ
外部通信功能	RS485、CANbus、蓝牙
外部唤醒功能	充电唤醒、外部型号唤醒
电流检测范围	0-60A
电流检测精度	10mA
单体电压检测精度	5mV

其实产品的性能定义还是不错的，至少这类产品的应用。但这次跟大家分享的不是这个方案做得有好的地方，而是设计的不足之处：1、产品的低功耗问题。关于低功耗方面的问题，我这个产品做得不好，与竞品比较，功耗要大很多，经分析造成这种原因主要是两个方面引起的：1、供电电源的产生及供电处理方式；2、AFE本身功耗较大。供电的问题，我们需要了解各种工况下的功耗：正常工作功耗、浅休功耗、深休功耗、关机功耗。在各种工况下，有哪些可以完全关闭、有哪些需要定时唤醒等。其实存储芯片是没必要一直供电的、当时我设计的时候没有考虑到。大家可以考虑通过控制三极管或者MOS管实现对那些非关键器件的供电进行关断控制。第二个问题就是AFE本身的问题。当时使用的是工程样品，心里是很清楚与正式产品之间肯定会存在差异的。经测试，AFE的功耗比竞品的要大很多。使用电池供电的产品对功耗都很敏感，关于这个问题，我们作为芯片的应用端也无法解决。其实对于工程样品来说能做到这种程度还是很不错的。
2、预充电、预放电功能。电池给负载放电时，负载两端电压为0V，放电电流很大，容易出现放电瞬间过流保护，因此我当时选用的方式是采用串联功率电阻放电。这种控制方式确实能解决放电瞬间过流保护误触发。充电器给电池充电我当时也采用这种方式控制，在某些工况下，确实能起到一点的效果，然而我当时也忽略了两者之间差压过大的情况。当充电器采用恒压方式给电池充电时，充电器与电池之间的压差较大，这时候叠加在预充电电阻上的功率跟电阻两端压差平方成正比，并且充电器与电池之间的差压不可能瞬间消失。加在预充电的限流电阻上的功率是持续的功率，不是瞬间功率，当能量积累到一定程度时，预充电电阻会出现电阻发烫甚至烧坏。这个问题的解决方案可以参考我之前发的家储方案的贴（https://bbs.21ic.com/icview-3371228-1-1.html）。