STMicroelectronics Soluzione per sistemi di gestione della batteria (BMS)

La soluzione per il sistema di gestione della batteria (BMS) di STMicroelectronics è un sistema elettronico che gestisce una batteria ricaricabile (cella o pacco batteria) per migliorarne le sue prestazioni complessive in termini di accumulo di energia e durata della batteria. Il BMS protegge la batteria dal funzionamento al di fuori delle specifiche, la bilancia, monitora la salute delle celle e comunica lo stato della batteria ai sistemi di livello superiore.

STMicroelectronics fornisce una gamma di circuiti integrati che consentono di creare sistemi di gestione delle batterie per le batterie agli ioni di litio. La soluzione BMS di ST dimostra i vantaggi di un sistema di gestione della batteria per le applicazioni automobilistiche, basato sul CI di monitoraggio e protezione della batteria L9963 e sugli MCU automobilistici di ST.

Il CI L9963 è in grado di gestire fino a 14 celle di batteria agli ioni di litio. Può essere disposto in verticale su altri componenti per monitorare fino a 15 batterie, pari a una tensione nominale della batteria di diverse centinaia di volt. Il CI controlla tensione, corrente e temperatura a livello di singola cella o intero pacco batteria con una risoluzione di 16 bit.

Il L9963 è comodamente distaccato da un microcontrollore della famiglia SPC5 di MCU automobilistici, che esegue il calcolo dello stato di salute e del bilanciamento delle celle (SOH) e dello stato di carica (SoC) in base ai dati raccolti attraverso uno o più L9963.

La soluzione proposta qui è costruita con un MCU ad alte prestazioni della linea SPC57 4S, con fino a 1.5 Mbytes di memoria flash e 128 Kbyte di RAM. L’MCU supporta due interfacce CAN-FD, 8 ADC a 12 bit avanzati con ampie capacità di trigger, supporta gli standard di sicurezza funzionale ASIL-D ed è disponibile in package QFP100 per temperature di funzionamento fino a 150 °C. L’implementazione presentata può essere adattata a una vasta gamma di MCU automobilistici di ST in base ai requisiti dell’applicazione finale in materia di prestazioni e sicurezza. Con la linea SPC58 G è possibile ottenere le più elevate prestazioni complessive, con un massimo di tre nuclei e dimensioni di memoria fino a 6 Mbyte. Aggiunge la conformità alla sicurezza hardware con gli standard EVITA e SHE.

Un ulteriore vantaggio dell' L9963 è l’interfaccia di comunicazione universale compatibile con tecniche di isolamento basate su trasformatori o condensatori in applicazioni BMS con dispositivi che operano in diversi domini di tensione.

Vantaggi

• Sistema completo di gestione della batteria per un massimo di 15 pacchi con 14 celle ciascuna
• Intervallo di prestazioni e funzionalità del sistema scalabile scegliendo tra una vasta gamma di MCU automobilistici
• Supporta lo standard di sicurezza ASIL-D e può essere esteso agli standard EITA e SHE
• Risparmio sui costi dei componenti grazie alla robusta capacità hot plug (non è necessaria la protezione dei diodi Zener)

Schema a blocchi

Kit di valutazione BMS

La soluzione per il sistema di gestione della batteria (BMS) STMicroelectronics può essere facilmente valutata con un kit scalabile di schede di valutazione, consentendo di adattare la valutazione della soluzione a ogni partizione della batteria.

EVAL-L9963-MCU è uno strumento hardware completo per la valutazione del circuito integrato L9963 per applicazioni di gestione della batteria insieme all’MCU SPC574S64E3 ad alte prestazioni di ST. Può essere utilizzata come scheda indipendente per sviluppare un sistema di gestione della batteria (BMS) a 48 V o uno stadio inferiore di un BMS distribuito. L'EVAL-L9963-MCU consente all’utente di gestire fino a 14 canali per il rilevamento della tensione cellulare, un canale per il rilevamento della corrente e fino a 4 ingressi analogici per il rilevamento della temperatura (più un NTC integrato aggiuntivo per rilevare la temperatura della PCB). La scheda fornisce un microcontrollore integrato con firmware GUI precaricato destinato all’uso con l’interfaccia utente grafica PC STSW-L9963.

L' EVAL-L9963-NDS è progettato per essere utilizzato come un singolo nodo in un sistema di gestione della batteria distribuito. EVAL-L9963-NDS è necessario per completare l'EVAL-L9963-MCU quando il numero totale di celle della batteria da gestire supera 14. Il numero di nodi da impilare dipende dalla tensione totale della batteria. È possibile aggiungere nodi aggiuntivi tramite ulteriori EVAL-L9963-NDS. È possibile impilare un massimo di 14 nodi totali oltre il nodo base EVAL-L9963-MCU.

Se l'L9963 è abbinato a un'altra MCU, la scheda EVAL-L9963 può essere utilizzata come stadio inferiore per il sistema di gestione della batteria. È simile all'EVAL-L9963-MCU, ma eroga un connettore per l'interfacciamento con un microcontroller (scheda) esterno.

Caratteristiche dei kit di valutazione BMS

• Kit di valutazione modulare, flessibile, consente di valutare la soluzione ST per i sistemi di gestione della batteria su un’ampia varietà di stack di batterie agli ioni di litio (fino a 15 x 14 celle)
• Comprende una potente MCU SPC574S64E3 per il settore automobilistico
• Firmware precaricato nel SPC574S64E3 per un uso immediato con l’interfaccia utente grafica STSW-L9963
• Interfaccia utente grafica (GUI) per la valutazione di tutte le funzioni del BMS su un massimo di 15 nodi, compreso
• misurazione della corrente della cella, della tensione e della temperatura
• contatore di Coulomb
• controllo del bilanciamento
• diagnostica e controllo del registro del L9963
• registrazione ed esportazione dei dati