为了使用锂离子电池，我们需要电池管理系统(BMS)。锂离子电池可能很危险，因此BMS必不可缺。如果过度充电，锂离子电池会发生热失控并爆炸；如果过度放电，电池内部会发生化学反应，导致其蓄电能力受到永久影响。这两种情况都会导致电芯受损，并且可能带来安全隐患和严重的经济损失。此外，锂离子电池常常堆叠起来，形成电池包，所以也需要使用BMS。堆叠电池通常采用串联方式充电，也就是将一个恒定电流源与电池堆并联。然而，这种方法会带来一个难题：如何实现平衡充电，即让所有电池处于相同的荷电状态(SOC)。如何在避免电池堆的任何一个电池过度充电或过度放电的前提下，将所有电池完全充电或放电？一款出色的BMS包含众多优势，有助于实现良好平衡。

BMS的主要功能包括：

-监测电池参数，例如电池电压、电池温度以及流入和流出电池的电流。

-通过测量上述参数，并使用库仑计测量充电和放电电流（单位为安培-秒，即A.s），来计算SOC。

-电池平衡（被动），可确保所有电池的SOC相同。

电池管理系统解决方案

ADI公司提供多种BMS器件系列(ADBMSxxxx)。例如，ADBMS1818非常适合工业和BESS应用，可以测量由18个电池组成的电池堆。任何ADBMS IC都需要微控制器来操作。微控制器单元(MCU)与BMS通信，接收测量数据并执行计算，以确定SOC和其他参数。虽然大多数微控制器可以与BMS通信，但并非所有微控制器都适用。理想的微控制器应具备强大的处理能力。BMS反馈的数据量可能非常庞大，尤其是在处理大型电池堆时。例如某些电池堆由多达32个以菊花链连接的ADBMS1818组成，电压可能达到1500 V。在这种情况下，微控制器必须具有足够的带宽，以便在处理结果的同时与系统中的不同BMS IC进行通信。MAX32626微控制器是BMS平台解决方案的一部分，有两个电源，并通过PowerPath™控制器进行管理。PowerPath控制器根据板载电源需求（所连接的外设和处理负载等）确定电源优先顺序。

ADI公司的大多数监控IC都采用适合高压系统的可堆叠架构，这意味着多个模拟前端(AFE)可以通过菊花链方式连接。因此，BMS控制板（又称储能控制器单元(ESCU）)的一大特性在于可以同时与多个AFE协同工作。

图1为典型的BMS框图，其中ESCU以蓝色突出显示。虽然ESCU并未针对功能安全应用进行优化，但用户可以实施保护电路和/或冗余来满足某些安全完整性等级(SIL)要求。

图1.由ADI BMS解决方案提供支持的BMS简化框图

BMS控制板硬件和软件

硬件信息

ADI公司的ESCU可与各种BMS器件（AFE、电量计、isoSPI收发器）接口对接。BMS控制板硬件和组成部分的亮点包括：

-板载MCU：Arm® Cortex®-M4 MAX32626适合储能应用。该器件以低功耗运行，速度非常快，内部振荡器的运行频率高达96 MHz。在低功耗模式下的运行速度低至4 MHz，可节省功耗。此外还具有出色的电源管理特性，例如低功耗模式下电流仅600 nA，并有一个已使能的实时时钟(RTC)。MAX32626还集成了丰富的外设接口，包括SPI、UART、I2C、1-Wire®接口、USB 2.0、PWM引擎、10位ADC等，并内置了一个带高级安全特性的信任保护单元(TPU)。

-接口：ESCU配备了多个接口，

■包括SPI、I2C和CAN。

■isoSPI用于安全稳健地跨高压屏障传输信息。

■USB-C用于为电路板供电和烧录MCU。

■JTAG用于微控制器编程和调试。

■Arduino连接器（提供更大的灵活性，支持添加Arduino兼容板，例如以太网扩展板、传感器板，甚至Proto Shield）。

uisoSPI收发器：包含2个LTC6820，利用单个变压器实现与菊花链连接的BMS IC之间的isoSPI通信，确保该板与连接到大电压电池堆的BMS IC完全隔离。双isoSPI收发器提供了冗余和可逆的隔离通信，主机MCU交替使用不同通信端口以监视信号完整性。未来该板将包含ADBMS6822（双isoSPI收发器），以支持更高的数据传输速率，并支持新款ADI BMS IC中的低功耗电池监控(LPCM)功能）。

-电源管理：

■可通过DC插孔或连接到PC的USB通过USB 2.0接口（可使用USB-C连接器）供电。

■优先级电路采用LTC4415，根据控制器和外设侧的负载来选择电源（DC插孔或USB-C输入）。例如，如果连接并运行Arduino扩展板，则该板的功耗将提高，超过USB-C所能提供的功率，此时LTC4415的理想二极管“或”架构将执行切换操作，选择DC插孔作为电源来源。

■电源链提供不同的电压轨（3.3 V、2.5 V和5 V），这些电压轨可通过跳线进行配置。

-安全和保护：MAX32626可控制板载隔离栅极驱动器ADuM4120，该驱动器可控制N-FET连接到外部接触器（如电池板上的接触器）。在紧急或故障情况下，MCU将通过ADuM4120打开和关闭MOSFET，进而断开接触器和电池连接，起到保护作用。