
本站网报道(文/黄山明)随着储能系统的发展,对BMS的性能需求也在与日俱增。而如今,BMS也开始集成MCU、AFE等产品,这对于其中的MCU而言,又提出了新的要求。
比如随着储能系统对能效和续航时间的要求不断提高,MCU需要在保持高性能的同时,进一步降低功耗。并且为了更准确地监测电池状态和控制充放电过程,MCU需要具备高精度的ADC和DAC。
并且储能BMS需要与AFE、传感器、上位机等设备进行通信,因此MCU需要具备多种外设接口,如UART、SPI、I2C、CAN等。同时由于储能系统需要高可靠性,因此MCU需要具备功能安全特性,如故障检测、自我诊断等。
此外,为了简化系统设计和降低开发成本,MCU正朝着集成化和模块化方向发展。一些MCU内置了AFE、预驱等功能模块,减少了外部元件的数量,提高了系统的稳定性和可靠性。
主流架构上采用Cortex-M4/M33或RISC-V,支持硬件浮点运算(FPU)和DSP指令,满足复杂算法(如SOC/SOH估算、FOC控制)需求。主频从100MHz向200MHz以上演进,缩短电流环响应时间。
市场中的储能MCU新品
由于储能系统的新需求,也促使厂商推出了相应产品。例如晶丰明源的LKS32MC453便是一款高性能、低功耗的MCU。其采用192MHz的32位Cortex-M4F内核,具备丰富的DSP指令和硬件浮点运算单元,能够快速处理复杂的计算任务,满足储能BMS中对电池状态实时监测和控制的需求。
集成了多种外设,如2个I2C接口、2个SPI接口、1路CAN接口和3路UART接口等,内置3路14位SAR ADC,采样及转换速率可达2 Msps,内置3个通用16位定时器、2个通用32位定时器和1个24位systick定时器,具备多种低功耗模式,如睡眠模式、深睡眠模式等。
内置12MHz高精度RC时钟和低速32kHz时钟,可外挂12-24MHz外部晶振,确保系统在不同工作条件下的稳定运行;同时具备ADC自检模块、CRC模块等,增强了系统的可靠性和安全性。
爱普特的APT32F103是一款基于RISC-V架构的32位MCU,最高工作频率达48MHz,具有高性能、高可靠性和丰富的外设接口。
片载80Kbytes的程序闪存,内含8Kbytes的SRAM以及独立的3Kbytes数据闪存。支持多种通信协议,包括1xI2C、3xUART、1xUSART、1xSPI和1xSIO。最多支持30个GPIO,所有GPIO均可配置为外部中断。具备4个大电流驱动管脚,每个管脚支持灌入最大电流为120mA。
拥有多达24路的12位ADC,支持内部/外部VREF输入,支持多达25路的触摸按键控制器。配备多个定时器,包括1x16位增强型定时器(支持7路PWM输出)、1x16位通用定时器(支持2路PWM输出)、4x16位基本定时器、1x16位低功耗定时器和1x16位实时时钟定时器。包括独立看门狗定时器(IWDT)和窗口看门狗定时器(WWDT),确保系统在异常情况下的可靠性和稳定性。
工作电压支持1.8V-5.5V的宽电压范围,能够在-40℃-85℃的宽温度范围内正常工作,支持多种低功耗模式,能够根据负载情况动态调整功耗。通过CS 10V A级测试,支持ESD 8KV和EFT 4KV保护。
小结
目前储能MCU方向均聚焦于高性能、高集成度、工业级可靠性,未来,随着储能市场的高速增长,MCU将进一步向AI化、宽压化、RISC-V化发展,国产厂商有望凭借本土化服务和性价比占据更大份额。