バッテリ管理ユニットリファレンスデザインキット

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概要

はじめに

EVKT-BMU1xxは、7セル~16セルの直列バッテリ管理ユニット用のリファレンスデザインボードであるEVBMU1xx-R-01Aの評価キットです。

このボードは、豊富なAFE監視および保護ソリューションを提供するバッテリ管理アナログフロントエンド (AFE) の堅牢なファミリである、MP279x ICを使用しています。MP279xは、最大16個の直列セルをサポートし、同期整流電圧および電流測定用に2つの独立したアナログ・デジタルコンバータ (ADC) を提供します。ハイサイドMOSFET (HS-FET) ドライバと堅牢なHW保護機能には、設定可能なしきい値を備えています。保護には、過電流保護 (OCP)、短絡保護 (SCP)、バッテリおよびセルの過電圧保護 (OVP)、バッテリおよびセルの低電圧保護 (UVP)、過熱保護 (OTP)、および低温保護 (UTP) が含まれます。MP279xは、内部バランス用FETを統合して、不一致セルを均等化すると同時に、より高いバランスの電流を得るために外部FETを制御するオプションを提供します。

このボードは、MPF4279xも備えています。これは、徹底的な特性評価と電圧、電流、および温度の読み取りを通じて得られたカスタムバッテリモデルを使い、充電状態 (SoC)、フル充電までの時間、空になるまでの時間、および利用できないエネルギーの推定を実行するスタンドアロンの電池残量計 (FG) ICです。このソリューションは、高速でシンプルな、グラフィックユーザーインタフェース (GUI) を介して簡単に構成できます。図1は、 EVKT-BMU1xxのブロック図です。

EVKT-BMU1xxブロック図設計

図1 : EVKT-BMU1xxブロック図設計

各EVKT-BMU1xx評価ボードは、MP279xAFEとMPF4279x電池残量計のさまざまな組み合わせを実現します。詳細については、「評価キット」セクションをご参照ください。

より詳しい情報は高精度バッテリ管理システムの設計のビデオをご覧ください。

評価キット

リファレンスデザイン MPF4279x 製品型番 MPF4279xの簡単な説明 MP279x 製品型番 MP279xの簡単な説明
EVBMU16S-R-01A MPF42790 レベルLED付き2セル~16セルのFG MP2797 I2C付き7セル~16セルのBMS
EVBMU16SNL-R-01A MPF42792 2セル~16セルのFG MP2797 I2C付き7セル~16セルのBMS
EVBMU14S-R-01A MPF42790 レベルLED付き2セル~14セルのFG MP2791 I2C付き7セル~14セルのBMS
EVBMU10S-R-01A MPF42795 レベルLED付き2セル~10セルのFG MP2791 I2C付き7セル~14セルのBMS
EVBMU10SNL-R-01A MPF42797 2セル~10セルのFG MP2791 I2C付き7セル~14セルのBMS
EVBMU16S-G1-R-01A MPF42791 レベルLED付き2セル~16セルの次世代FG MP2797 I2C付き7セル~16セルのBMS
EVBMU14S-G1-R-01A MPF42791 レベルLED付き2セル~14セルの次世代FG MP2791 I2C付き7セル~14セルのBMS


キットの内容

EVKT-BMU16S

キットに含まれる品目 (以下の品目は個別に注文できます) :

# 製品型番 品目 数量
1 EVBMU16S-R-01A MP2797DFP-0001-TとMPF42790DRT-0B-0001のリファレンスデザインおよび評価ボード 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USBからRS232 / I2Cアダプタ 1

EVKT-BMU16SNL

キットに含まれる品目 (以下の品目は個別に注文できます) :

# 製品型番 品目 数量
1 EVBMU16SNL-R-01A MP2797DFP-0001-TとMPF42792DRT-0B-0001のリファレンスデザインおよび評価ボード 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USBからRS232 / I2Cアダプタ 1

EVKT-BMU14S

キットに含まれる品目 (以下の品目は個別に注文できます) :

# 製品型番 品目 数量
1 EVBMU14S-R-01A MP2791DFP-0001-TとMPF42790DRT-0B-0001のリファレンスデザインおよび評価ボード 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USBからRS232 / I2Cアダプタ 1

EVKT-BMU10S

キットに含まれる品目 (以下の品目は個別に注文できます) :

# 製品型番 品目 数量
1 EVBMU10S-R-01A MP2791DFP-0001-TとMPF42795DRT-0B-0001のリファレンスデザインおよび評価ボード 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USBからRS232 / I2Cアダプタ 1

EVKT-BMU10SNL

キットに含まれる品目 (以下の品目は個別に注文できます) :

# 製品型番 品目 数量
1 EVBMU10SNL-R-01A MP2791DFP-0001-TとMPF42797DRT-0B-0001のリファレンスデザインおよび評価ボード 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USBからRS232 / I2Cアダプタ 1

EVKT-BMU16S G1 (次世代FG)

キットに含まれる品目 (以下の品目は個別に注文できます) :

# 製品型番 品目 数量
1 EVBMU16S-G1-R-01A MP2797DFP-0001-TとMPF42791DRT-0B-0001のリファレンスデザインおよび評価ボード 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USBからRS232 / I2Cアダプタ 1

EVKT-BMU14S G1 (次世代FG)

キットに含まれる品目 (以下の品目は個別に注文できます) :

# 製品型番 品目 数量
1 EVBMU14S-R-01A MP2791DFP-0001-TとMPF42791DRT-0B-0001のリファレンスデザインおよび評価ボード 1
2 EVKT-USB_RS232/I2C-01 USBとRS232 / I2Cアダプ 1

図2 : EVBMU1xx-R-01A評価キットのセットアップ

特徴と利点

  • ハイサイドの充電および放電 (プリチャージ機能を含む) MOSFET
  • 7セル、直列で最大16セルまで可能
  • 本格的ハードウェア保護
  • 電圧と電流の同時測定オプションを備えた高精度ADC
  • 設定可能なアラーム反応としきい値
    • 設定可能な過電圧保護 (OVP) と過電圧保護 (UVP)
    • 設定可能な充電および放電過電流保護 (OCP) および短絡保護 (SCP)
    • 設定可能なPCBおよびバッテリ過熱保護 (OTP)
    • 自己機能テストオプション
  • より高電流用外部FETバランスのオプションを備えた内部MP279xFETによるセルバランス
  • オープンワイヤ検出
  • 負荷 / チャージャが検出されたときの自動ウェイクアップ付き低電流消費用スタンバイ放電FETによるスリープモード
  • セーフモードでの負荷 / チャージャ検出オプション
  • 正確なバッテリ・パックの充電状態 (SoC) の推定 (図3参照)
  • MPSのGUIによる簡単な設定
  • 専用バッテリーセルモデルを使用して、あらゆるリチウムベースのセルタイプに対応

図3 : EVBMU16S-R-01Aのパフォーマンス例


キット仕様 (1)

特徴 仕様
Maxシリーズセルのサポート EVKT-BMU16Sxx: 直列で16個のセル
EVKT-BMU14Sxx: 直列で14個のセル
EVKT-BMU10Sxx: 直列で10個のセル
バッテリ・パックの電圧範囲 EVKT-BMU16Sxx: 18V〜70.4V
EVKT-BMU14Sxx: 18V〜65.8V
EVKT-BMU10Sxx: 18V〜44V
セル電圧範囲 最大4.5V (設定可能なセルのUVとOVしきい値)
充電電流範囲 0A〜130.07A (設定可能な充電OCしきい値) (1)
放電電流範囲 0A〜130.07A (設定可能な放電OCしきい値)(1)
トータルハイサイド保護抵抗 (コネクタPCBトレース1並列FET) 4mΩ〜5mΩ
サポートされているオペレーティングシステム Windows7以降
システム要件 350MB以上の空き容量
EVBサイズ (L x W) 9.65cm x 9.74cm

注 :
1) 4つの並列FET構成の場合、連続電流が50Aを超えないようにしてください。ただし、さらに高いピーク電流には対応しています


テストと使用に影響するハードウェア制限

EVBMU1xx-R-01Aファミリはデモンストレーション専用であり、実稼働環境では使用しないでください。

EVKT-BMU16S、EVKT-BMU16S-G1、およびEVKT-BMU16SNLの制限

EVKT-BMU16xは、MP2797のエンジニアリングサンプルを使用しています。マイクロコントローラ (MCU) とGUIは、サンプルの制限のいくつかを克服するために簡単な体験を提供するように設計されています。ユーザーは、MP2797データシートと関連するアプリケーションノートを確認して、このような制限に注意する必要があります。アプリケーションノートについては、MPS FAEにお問い合わせください。

堅牢なセットアップ、優れたパフォーマンス、および最適なBOMを実現するために、MP2797のエンジニアリング・プリサンプルに関連する変更にはご注意ください。このガイドで提案されている内容から逸脱する変更は推奨しません。変更前に、MPS FAEにお問い合わせください。

EVKT-BMU10S、EVKT-BMU10SNL、EVKT-BMU14S、およびEVKT-BMU14-G1の制限

EVKT-BMU10xおよびEVKT-BMU14Sは、MP2791のエンジニアリングサンプルを使用します。マイクロコントローラ (MCU) とGUIは、サンプルの制限のいくつかを克服するために簡単な体験を提供するように設計されています。ユーザーは、MP2791データシートと関連するアプリケーションノートを確認して、このような制限に注意する必要があります。アプリケーションノートについては、MPS FAEにお問い合わせください。

堅牢なセットアップ、優れたパフォーマンス、および最適なBOMを実現するために、MP2791のエンジニアリング・プリサンプルに関連する変更にはご注意ください。このガイドで提案されている内容から逸脱する変更は推奨しません。変更前に、MPS FAEにお問い合わせください。

セクション1. ハードウェア仕様

1.1 パーソナルコンピュータの要件

EVKT-BMU1xxを使用するには、次の最小条件を満たす必要があります。

  • Windows7以降のオペレーティングシステム
  • Net Framework 4.6.1
  • 少なくとも1つの利用可能なUSBポートを備えたPC
  • 少なくとも350MBの空き容量

1.2 EVBMU1xx-R-01A仕様

EVBMU1xx-R-01Aは、MP279xおよびMPF4279xのリファレンスデザインおよび評価ボードです。

図4 : EVBMU1xx-R-01A評価ボード

特徴 仕様
バッテリパックの電圧 18V〜70.4V (16セルバッテリ)
18V〜65.8V (14セルバッテリ)
18V to 44V (10セルバッテリ)
チャージャの電圧 18V〜72V (16セルバッテリ)
18V〜67.8V (14セルバッテリ)
18V to 46V (10セルバッテリ)
並列保護のNチャネルMOSFET 1〜4
EVBサイズ (L x W) 9cm x 9.7cm

1.3 EVBMU1xx-R-01A回路図

FGMPF4279x回路図

図5 : FGMPF4279x回路図


BMSMP279x回路図

図6 : BMSMP279x回路図


BMS保護回路図

図7 : BMS保護回路図


電源回路図

図8 : 電源回路図


MCU STM32F030C8

図9 : MCU STM32F030C8