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(guān)、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(yīng)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(guān)：支持充電、放電的高邊 NMOS 開關(guān)和預(yù)充電、預(yù)放電的高邊 PMOS 開關(guān)。
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(guān)閉輸出，并且通過 LED 燈指示輸出狀態(tài)。
支持外部按鍵復(fù)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(shè)。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(zhuǎn)換速率。
包含 2路12bit DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)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(yīng)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(yù)充電、預(yù)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(jié)
為應(yīng)對大功率設(shè)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(shè)備提供持久動力。
