进阶的电动两轮车：更低成本，更高性能的BMS解决方案
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电动两轮车作为国内主要的中短途代步工具，截止到2020年，中国市场的保有量已经超过3亿辆。这是一个非常庞大的市场，可以说几乎每家每户都有一辆电动两轮车。针对这样一个市场巨大的应用，本文将对TI的典型BMS解决方案进行介绍。 虽然锂电池相比铅酸电池具有更高的能量密度和性价比，并且在新国标的驱动下将成为电动两轮车的主流，但不可忽视的是锂电池相比铅酸电池而言，危险性更高，若不谨慎对待，很容易发生失火，爆炸等危险，因此这也对BMS解决方案提出了更高的要求。 面对由锂电池组提供动力的电动两轮车应用，TI提供了有竞争力的BMS解决方案。按照电池串数，我们可以将电动两轮车大致分为电动自行车(≤16S) 和电摩(>16S)两类。 电动自行车 电动自行车通常为16S及其以下的电池包。以16S电动自行车电池包为例，下图是一个典型的基于TI产品的BMS解决方案。关键器件采用了TI的最新产品，具有更低成本的同时具备更高的性能，帮助大家实现更优的BMS设计。
宽输出范围直流变换器输出特性 从结构上看，我们可以大致分为5个部分： ●电池监控与保护 ●电池管理与控制 ●充放电功率通路 ●通信与传感 ●辅助电源 下面针对各个部分的关键器件进行介绍： 电池监控与保护 该部分主要包括模拟前端和二次保护芯片。该部分主要是对每一节电池进行监控和保护，防止电池超出安全工作区，引发危险。 ●模拟前端：BQ76952 BQ76952是TI最新一代的高串数模拟前端，它支持3-16串的应用。同系列的产品还有BQ76942和BQ769142，分别支持3-10串和3-14串的应用，使用者可按照实际需要进行选择。BQ769x2集成了过压，欠压，过温，过流，短路等应对各种故障情况下的一次保护。支持I2C、SPI、HDQ等多种通讯方式。集成了内部电池均衡，同时也支持外部均衡。此外BQ769x2还支持乱序上电，极大节省了产线装配时间及其成本。而集成的高边驱动，相比上一代产品BQ769x0，对于高边保护的应用，可以节省一颗驱动IC—BQ76200。并且BQ76952不仅可以和MCU搭配使用，也可以脱离MCU，独立运行，适用于低成本的应用场合。 ●二次保护：BQ77216 为了避免因为模拟前端故障，导致电池包处于没有保护的危险境地，通常还会有二次保护，在发生严重故障并且一次保护没有动作时，二次保护启动，熔断保险丝，避免危险发生。 BQ77216是TI最新的针对电动两轮车应用所开发的二次保护芯片，也是笔者所知目前为止市面上第一款且唯一一款支持16串的二次保护芯片。以往的方案都是采用若干颗5S的二段保护IC, 如BQ7718加上一些外围的逻辑以及阻容进行级联使用。单芯片的方案不仅节省了成本，而且简化了设计与布板的难度，提高了PCB的利用率，同时可靠性也得到了加强。BQ77216有多种配置可选，使用者可以按照实际需要选择合适的型号，若没有符合的型号，可以联系对应的技术支持进行定制。 电池管理与控制 该部分主要包括电量计和微控制器。对于一些低端产品，通常会选用电压查表法来进行电量的计算，这样的方法虽然简单，但精度不高。而对于中高端的产品，通常还需要电量计提供更加精确的电量计算与显示。并且大部分场合需要配合MCU进行工作，实现对电池的补充管理和对外的信息交互。 |
