意法半導體AEK-POW-BMSNOTX電池管理系統(tǒng) (BMS) 評估板基于L9963E鋰離子電池監(jiān)控和保護芯片，設計用于高可靠性汽車應用。 L9963E主要通過堆棧電壓測量、電池電壓測量、溫度測量和庫侖計數(shù)來監(jiān)控電池和電池節(jié)點狀態(tài)。可以根據(jù)需要執(zhí)行測量和診斷任務，也可以通過可編程周期間隔定期執(zhí)行。測量數(shù)據(jù)可用于外部微控制器執(zhí)行電荷平衡以及計算充電狀態(tài) (SOC) 和健康狀況 (SOH)。嵌入式L9963E用作收發(fā)器，通過SPI直接與MCU通信。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX BMS評估板數(shù)據(jù)手冊.pdf

專用于輔助電池組的非隔離式電池管理節(jié)點通過標準SPI協(xié)議直接連接MCU。該板非常適合用于輔助電池系統(tǒng)為連接到您車輛的設備（例如音頻系統(tǒng)、車窗清潔系統(tǒng)、座椅加熱、照明系統(tǒng)、燈光信號和氣候控制系統(tǒng)）供電（即使發(fā)動機未運行），確保為發(fā)動機起動和車輛電氣要求保留主啟動電池。STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX提供詳細的監(jiān)控網(wǎng)絡，用于檢測每節(jié)電池的電壓，并管理4至14節(jié)電池?？梢詸z測整個電池組的電流。這種感測允許詳細說明每個電池組的充電狀態(tài)，從而詳細說明所有電池組的充電狀態(tài)。

充電狀態(tài)支持評估剩余電池容量，這相當于剩余的驅(qū)動范圍。出于維護原因，長期監(jiān)測充電狀態(tài)估算至關重要。根據(jù)我們的SOC計算算法，SOC與其標稱值（即電池新時的值）的差異越大，電池組中的電池就越大，放電的風險就越大。因此，隨著時間推移，充電狀態(tài)的演變可以確定電池的健康狀況 (SOH) 或讓電池組發(fā)現(xiàn)電池有過放電或過充電風險的早期跡象。

特性

• 設有符合AEC-Q100標準的L9963E汽車用多節(jié)電池監(jiān)控/平衡IC
• 對每節(jié)電池和整個電池節(jié)點的電壓監(jiān)控
• 對整個電池節(jié)點的電流檢測
• 4個GPIO，用于連接電池組連接器上的NTC傳感器
• 3個NTC傳感器，可連接CN3、CN4和CN5連接器
• 1個NTC傳感器，用于測量電路板溫度
• CN1連接器，用于通過SPI與MCU板進行通信
• CN2連接器，用于診斷功能
• CN6連接器，用于MCU ADC，專用于NTC傳感器讀取
• 提供無源平衡
• 緊湊型100mm x 76mm尺寸
• 屬于汽車開發(fā)套件生態(tài)系統(tǒng)

框圖

基于ST L9963E的汽車輔助電池BMS系統(tǒng)設計與應用

一、評估板核心特性解析

STMicroelectronics AEK-POW-BMSNOTX評估板是針對汽車輔助電池系統(tǒng)的完整解決方案，其設計圍繞L9963E芯片展開，具有以下關鍵技術(shù)特性：

?硬件架構(gòu)亮點?

• 多層級監(jiān)測網(wǎng)絡：支持4-14節(jié)電池串聯(lián)管理，每節(jié)電池獨立電壓采樣精度達±2mV
• 集成式傳感系統(tǒng)：包含4路GPIO連接外部NTC傳感器，板載3路NTC接口及1路板溫傳感器
• 緊湊型設計：100mm×76mm尺寸滿足汽車電子空間限制要求
• 安全隔離設計：通過MPZ2012S102ATD25磁珠實現(xiàn)電源濾波隔離

?L9963E芯片核心功能?

• AEC-Q100車規(guī)認證，工作溫度范圍-40℃至125℃
• 支持31級菊花鏈拓撲，減少布線復雜度
• 可編程監(jiān)測周期（最低100ms間隔）
• 集成被動平衡MOSFET（最大60mA平衡電流）

二、電池管理系統(tǒng)關鍵技術(shù)實現(xiàn)

1. 被動平衡控制策略

提供兩種工作模式：

• ?手動模式?：通過SPI指令直接控制L9963E內(nèi)部MOSFET（CN1接口）
• ?自動模式?：預設平衡時長（最長24小時），支持低功耗"silent balancing"狀態(tài)
  平衡電阻選用60.4Ω/1W規(guī)格，確保4.2V電池單節(jié)最大耗散功率300mW

2. 故障保護機制

• 硬件級保護：STD105N10F7AG MOSFET實現(xiàn)負載短路保護
• 軟件診斷：通過GPIO1_FAULT_H/GPIO2_FAULT_L雙路信號上報
• 熱插拔保護：JP1跳線配置100kΩ上拉電阻防護

三、典型應用場景配置

汽車輔助電源系統(tǒng)

?連接拓撲示例?：

1. 主控單元：SPC58 Chorus系列MCU（ASIL-B/D認證）
2. 通信接口：SPI時鐘速率可配置1MHz/4MHz
3. 傳感器網(wǎng)絡：
   • 電流檢測：ISENSEP/ISENSEM差分輸入（R61=0Ω時量程±100A）
   • 溫度檢測：NTC 10KΩ B值3435K（C67-C70濾波電容）

?參數(shù)配置建議?：

四、設計驗證要點

1. ?EMC測試?：
   • 電源端需滿足ISO 7637-2脈沖抗擾度要求
   • 信號線布置遵循100MHz阻抗匹配原則
2. ?熱仿真建議?：
   • 持續(xù)工作條件下，L9963E結(jié)溫應控制在110℃以內(nèi)
   • 平衡MOSFET需保證PCB銅箔面積≥50mm2

五、行業(yè)應用趨勢

1. ?智能平衡技術(shù)?：下一代方案將引入基于模型預測控制（MPC）的主動平衡
2. ?云端BMS?：通過CAN FD接口實現(xiàn)SOC數(shù)據(jù)實時上傳
3. ?AI故障預測?：利用L9963E歷史數(shù)據(jù)訓練早期故障模型