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打造高效安全的電池管理 | 基于ACM32 MCU的兩輪車充電樁方案


隨著城市化進程的加快、人們生活水平的提高和節能環保理念的普及，越來越多的人選擇了電動車作為代步工具，而兩輪電動車的出行半徑較短，需要頻繁充電，因此在城市中設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，有效降低了充電過程火災事故的發生。


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180MHz，帶兩路CAN接口，可與BMS通信，讀取電池相關信息，帶四路高速QSPI接口，實現與NFC模塊的高效通信，另外帶串口、32bit Timer、IO等豐富的外設資源，很好的滿足了產品的功能需求，方案框圖如下所示：




充電樁電網中輸入220V交流電，通過可控硅、功率MOS管、繼電器等開關器件，控制充電的通斷，為了充電安全，往往會在電路中增加電流檢測以監測充電過程中電流的變化，實現過流保護、空載保護、充滿自停等，常見的電流檢測方法有：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UART與4G模塊通信，連接到后臺的充電管理系統，將實時的充電狀態同步到后臺，也可在APP上操作，遠程控制充電的開啟和停止。同時也支持NFC刷卡，通過SPI快速檢卡，識別持卡用戶，認證成功后進行扣費開啟充電。

BMS（電池管理系統）主要是監控電池的工作狀態（電池的電壓、電流和溫度）、預測電池的剩余電量（SOC）和相應的剩余行駛里程，進行電池管理以避免電池過充、過放、過熱和單節電池電壓不平衡的現象，從而最大限度的發揮電池的循環壽命。系統預留了CAN接口，以便在充電過程中，BMS可將電池的充電參數（電壓、電流、SOC等信息）定時發送給充電機，從而改變充電策略、為調整充電參數提供參考，在充電結束后，BMS將充電完成的信息通過CAN總線發送至充電機，從而切斷電源，完成充電。