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    電動自行車BMS中隔離接口

    隨着電動自行車新國標的執行,鋰電池開始加速進入市場。更因爲快遞、外賣、共享電動單車等行業的蓬勃發展,市場對於電動自行車的需求日益增長,政策發展與市場需求的同時刺激給鋰電池及其配套的BMS系統帶來了巨大的市場空間。鋰電池替代鉛酸電池給現有的市場供需格局帶來重大變化,不僅在產品和技術端,而且還在於整個供應鏈體系與商業模式、運營模式。

    本文將帶大家一起了解下BMS應用中的隔離接口產品的解決方案。工業BMS分三類,電動車BMS系統,通信基站BMS系統以及大型儲能BMS系統。其中,電動車BMS系統還包含電動自行車、電動摩託車、電動滑板車等,通信基站BMS系統包含基站備用電源、機房備電等,大型儲能BMS方面包含集中式儲能和工廠儲能。以上提到的這幾部分都有隔離接口的需求。

    2019年新國標的關注點是整車質量小於或等於55kg,蓄電池電壓小於等於48V,這兩點加速了鉛酸替代鋰電的進程。隨着新國標對整車質量限制方案實施,電動自行車鋰電BMS需求快速上升。近年來,中國的電動自行車產量穩定在3千多萬,鋰電池的滲透率在隨後幾年將快速上升,預計2020年會有約千萬級別鋰電池包的出貨量,其中60V/72V電摩BMS預計佔30%,48V電單車BMS佔70%。未來幾年動車鋰電BMS的滲透率將會非常高,相應BMS需求也會對應增加。

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    中國電動自行車出貨量和鋰電滲透率

    下圖是一個非常典型的電動車系統。模擬前端AFE是用來監控每節電池的電壓、電流及溫度的信息,可在必要時進行一些保護動作。MCU是保護充電控制。根據充放電開關MOS管的位置不同,有高邊驅動及低邊驅動兩種形式。高邊驅動優勢在於電池包和ECU共地,當高邊開關關斷時485/CAN 通信仍保持正常,其缺點是高邊開關需要高壓PMOS,成本高、體積大、 RDSon大、充放電時發熱嚴重。而低邊驅動優點是低邊開關使用低壓NMOS器件,成本低、體積小、RDSon小、使用中發熱量小,它的缺點則是接口需要隔離才能確保開關關斷時正常通信。

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    高邊驅動與低邊驅動的對比

    下面是電動自行車36V- 48V的低邊驅動的典型系統框圖,裏面會用到乐鱼买球APP微隔離電源和485/CAN隔離產品。對應的應用有電動自行車,電動滑板車和電動助力車。

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    電動自行車BMS 10s~13s/36V~48V的系統對應框圖

    電動摩託車和電動輕便摩託車用鋰離子電池標準於2019年4月實施,電摩通訊速率要達到500bps左右。此時想使用低成本光耦是不現實的,因爲光耦的成本會隨通信速率的上升而成倍增加。下圖是對應16-20串的電池包系統,除隔離電源外,還有隔離I²C和CAN接口隔離方案。另外,此方案還適用於商用三輪車等系統。

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    電摩BMS 16s~20s/60~72V系統(雙AFE)對應框圖

    基站備電對安全可靠性的要求非常高,基站備電系統一般使用磷酸鐵鋰電芯,較三元鋰單節電芯電壓低,標稱值爲3.2V,故一般爲15s或16s系統,使用單個AFE,系統類似於前述電動自行車BMS。

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    基站備電BMS 15s~16s/48V系統

    大型儲能系統屬於高壓系統,系統較爲複雜,需要多串AFE級聯,對可靠性安全性要求更高。一般使用高精度的AFE對電池進行監控,AFE之間用菊花鏈級聯,使用變壓器或電容進行隔離通信。AFE與MCU之間通過UART或SPI或I²C通信,同時還有FaultN和WAKEUP信號,一般需要4~6通道隔離。另外,總線電壓和電流採樣部分,需要單端和差分隔離運放來實現信號採樣,如用分立方案,一般需用到2~4通道隔離。

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    大型儲能BMS系統對應框圖

    以上幾種系統應用,乐鱼买球APP微都做了相應的產品佈局,且能提供高、中、低端產品,滿足客戶不同成本的產品需求。如需瞭解乐鱼买球APP微BMS中隔離接口解決方案的更多信息請郵件至sales@www.contentmeasures.com。

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