打造高效安全的電池管理 | 基于ACM32 MCU的兩輪車充電樁方案

前 言

隨著城市化進(jìn)程的加快、人們生活水平的提高和節(jié)能環(huán)保理念的普及，越來(lái)越多的人選擇了電動(dòng)車作為代步工具，而兩輪電動(dòng)車的出行半徑較短，需要頻繁充電，因此在城市中設(shè)置兩輪車充電樁就非常有必要了。城市中的充電樁不僅能解決兩輪車充電難、亂擺放的問(wèn)題，而且能夠更大限度的保證了用戶的充電安全，有效降低了充電過(guò)程火災(zāi)事故的發(fā)生。

兩輪車充電樁解決方案

上海航芯的兩輪車充電樁解決方案以ACM32F403RET7為主控芯片，該方案包含了電源模塊、控制模塊、顯示模塊、通訊模塊等。ACM32F403主頻高達(dá)180MHz，帶兩路CAN接口，可與BMS通信，讀取電池相關(guān)信息，帶四路高速Q(mào)SPI接口，實(shí)現(xiàn)與NFC模塊的高效通信，另外帶串口、32bit Timer、IO等豐富的外設(shè)資源，很好的滿足了產(chǎn)品的功能需求，方案框圖如下所示：

兩輪車充電樁方案框圖

充電樁電網(wǎng)中輸入220V交流電，通過(guò)可控硅、功率MOS管、繼電器等開關(guān)器件，控制充電的通斷，為了充電安全，往往會(huì)在電路中增加電流檢測(cè)以監(jiān)測(cè)充電過(guò)程中電流的變化，實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)、空載保護(hù)、充滿自停等，常見(jiàn)的電流檢測(cè)方法有：電阻采樣、電流互感器采樣、霍爾元件采樣，一般情況多采樣電阻采樣。

通訊方面搭配了4G模塊和NFC模塊，主控芯片通過(guò)UART與4G模塊通信，連接到后臺(tái)的充電管理系統(tǒng)，將實(shí)時(shí)的充電狀態(tài)同步到后臺(tái)，也可在APP上操作，遠(yuǎn)程控制充電的開啟和停止。同時(shí)也支持NFC刷卡，通過(guò)SPI快速檢卡，識(shí)別持卡用戶，認(rèn)證成功后進(jìn)行扣費(fèi)開啟充電。

BMS（電池管理系統(tǒng)）主要是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)（電池的電壓、電流和溫度）、預(yù)測(cè)電池的剩余電量（SOC）和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)行電池管理以避免電池過(guò)充、過(guò)放、過(guò)熱和單節(jié)電池電壓不平衡的現(xiàn)象，從而最大限度的發(fā)揮電池的循環(huán)壽命。系統(tǒng)預(yù)留了CAN接口，以便在充電過(guò)程中，BMS可將電池的充電參數(shù)（電壓、電流、SOC等信息）定時(shí)發(fā)送給充電機(jī)，從而改變充電策略、為調(diào)整充電參數(shù)提供參考，在充電結(jié)束后，BMS將充電完成的信息通過(guò)CAN總線發(fā)送至充電機(jī)，從而切斷電源，完成充電。