应用方案丨助力绿色能源，跃昉推出基于BF2的BMS方案
BMS发展概况
近年来，随着电池技术的发展和应用的革新，锂基化学电池应用已经从手机、平板电脑等消费电子设备普及到工业、医疗、智能家居、汽车等更广泛的领域。同时，在“双碳”目标下，清洁能源得到快速发展，储能电源也逐渐兴起。在此背景下，高可靠性、高采样精度的多串电池监控芯片以及高性能高稳定性MCU成为实现锂电池安全应用和发挥电池潜力的电池管理系统(BMS)的关键要素。
BMS被称为电池“管家”，它的主要功能是实现电池单元的智能化管理及维护，通过状态监测、异常故障保护等方法，监管电池状态，延长电池使用寿命。目前已在各类电子电气设备中得到广泛应用，市场空间广阔。BMS建立起电池与使用者之间沟通的桥梁，用户通过BMS反馈的信息，控制接触器完成电池组的充放电，及时了解电池系统的基本参数和故障信息。BMS通过模块化的方式实现各项功能，包括采集模块、主控模块、通信模块和显示模块等。
BMS应用场景对
主控MCU功能需求
BMS Application Scenarios
1.电池数据采集和保存需求
能够通过前端AFE芯片采集电池数据，进行保存。
2.控制需求
在检测到电池过流过压过热等异常情况后能通过AFE或者MCU自身的IO口控制电池组断开充放电开关，保护电池组安全。
3.算力需求
在电池组使用过程中需要根据采集到的电池数据、温度、充放电状态计算电池组SOC（剩余电量）以及SOH（电池健康度）等数据，计算量比较大，对MCU的算力需求较高。
4.通讯需求
电池组作为设备的一个供电单元需要一般具有对外通讯的接口，包括有线或者无线通讯接口等，外部设备可以通过这些接口获取电池组工作状态、SOC、SOH等数据。
BF2介绍
Introduction to BF2
BF2是一款 Wi-Fi + BLE 组合的芯片组，用于低功耗和高性能应用开发。无线子系统包含 2.4G 无线电，Wi-Fi 802.11b/g/n 和 BLE 5.0 基带/MAC 设计。微控制器子系统包含一个低功耗的 32 位 RISC-V CPU，最高192Mhz运行频率,带FPU功能，带高速缓存和存储器（276KB RAM+2MB Flash）。电源管理单元控制低功耗模式。此外，还支持各种安全性能。
BF2系统框图
BMS 功能点介绍
Introduction to BMS Function Points
1.电流监测，电压监测和平衡
监测电池组总体电流，监测每个单体电池的电压，防止电压差异过大，使每个电芯处于安全和均衡状态。通过主动均衡或被动均衡技术来平衡电池组中各单体电池的电压，延长电池组寿命。
2.温度监测
监测每个单体电池和电池组的温度，防止过热和过低温问题；
在电池温度过高时采取降温措施，防止电池热失控。
3.电池组状态管理
提供SOX状态信息，如SOC、SOH等
4.充电管理
控制和监测电池组的充电过程，如截止充电电压、充电电流等参数；
防止电池过充，延长电池寿命。
5.放电管理
控制和监测电池组的放电过程，保护电池不过放，防止电池过度放电，导致电池损坏。
6.故障检测与隔离
检测单体电池故障，如短路、开路等，并对故障电池进行隔离；
防止故障电池影响整个电池组的安全和性能。
7.数据记录
记录电池组及单体电池的参数，如电量、充放电次数等，为后期维护提供参考；
方便后期对电池组进行故障诊断和寿命评估。
8.通信接口
提供对外通讯接口，实时反馈电池状态数据，接受控制命令。方便对电池组进行外部监控和管理。
跃昉方案
基于BF2平台的BMS系统设计
硬件框架
1.电池
支持使用三元锂电池或磷酸铁锂电池，根据AFE的选择可以搭配不同串数量电池。
2.AFE
负责对电池状态数据，温度数据进行采样，电池状态数据包括电流，电压等。
3.BF2
负责读取AFE采集到的数据进行电池状态监测，计算SOC、SOH等状态数据。
软件概要设计
1.主任务
设备上电后启动的第一个任务，负责全系统事件调度，其他模块的初始化和其他任务的启动等。
2.SOC模块
实现SOC算法，输入为系统时间、AFE采集的电芯电压数据、电池组电压、电流数据，输出为SOC百分比。
3.SOH模块
实现SOH算法，输入为SOC数据、系统时间、AFE采集的电芯电压数据、电池组电压、电流数据，输出为SOH百分比。
4.主、被动均衡管理
实现主、被动均衡功能，通过对AFE数据分析确定需要进行均衡的电芯，进行均衡处理。
5.异常管理
实现异常处理逻辑，供主任务调度使用。
6.通讯交互
实现UART、WIFI、BLE通讯相关代码，完成AT指令交互代码。
7.AFE数据采集
按主任务设定周期及开关状态实时采集电芯电压、pack电压、pack电流数据。
8.外部设备管理
实现温度sensor等其他外挂芯片的管理。
9.数据管理
提供全系统参数数据保存和读取功能，为主任务提供数据管理服务。
跃昉科技已经使用BF2搭配AFE芯片开发BMS Demo板，目前各项性能参数表现良好，性能稳定，已有客户基于此平台开发项目，反馈良好并已有部分量产出货。能源行业一直是跃昉科技重点布局的行业，相信在跃昉科技的努力下一定会为中国的新能源行业贡献自己的力量。