【導讀】自 2019 年新國標正式推行以來，電動自行車被要求確保蓄電池標稱電壓小于等于 48V、整車質(zhì)量小于等于 55kg。功率密度更高、循環(huán)壽命更久、安全性更佳的鋰電池市場份額因此而迅速提升。
與此同時，在新基建理念引領(lǐng)下，伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的升級，中國共享單車和共享電單車產(chǎn)業(yè)從硬件裝配到服務體系都將得到進一步升級和創(chuàng)新。
MPS 多年深耕于電源產(chǎn)品研發(fā)，愿攜手各位工程師朋友，助你們在智慧兩輪出行的浪潮上全力沖刺。
多串鋰電池全新電能計量解決方案
電池管理系統(tǒng)（BMS，Battery Management System）解決方案的最大挑戰(zhàn)之一就是準確估算電池組的內(nèi)部狀態(tài)，出色的電池狀態(tài)監(jiān)測方案與提升產(chǎn)品性能、改善用戶體驗息息相關(guān)。
MPS 全新推出 MPF42790 電量計方案，幫助客戶實現(xiàn)更高精度的電池荷電狀態(tài)計量：
● 覆蓋 2 串 - 16 串電池包應用規(guī)格
● 支持多達 4 個溫度傳感器信息監(jiān)測
● 支持實現(xiàn)單節(jié)電池荷電狀態(tài)(SoC)監(jiān)測
● 支持實現(xiàn)單節(jié)電池健康狀態(tài)(SoH)監(jiān)測
● 為客戶電池提供定制化特性建模
圖 1: 基于 MPF42790 的 BMS 方案功能框圖
600W 高功率密度電池充電方案
隨著電池包鋰電化趨勢蓬勃發(fā)展，大功率充電適配器逐漸成為市場主流需求，而傳統(tǒng)反激架構(gòu)顯然難以滿足大功率適配器的高頻、高效、高功率密度要求。因此，MPS 發(fā)布了高性能數(shù)字 PFC + LLC 組合控制器 HR1211，并基于 HR1211 提供一整套 600W 電池充電解決方案。
圖 2 是參考設(shè)計評估板 EVHR1211-Y-00B，其中包括 HR1211、HF500-15、MP6925A 和 MP2009。
圖 2: 參考設(shè)計評估板 EVHR1211-Y-00B
圖 3 展示了該設(shè)計的功能框圖
圖 3: 600W 電池充電方案功能框圖
HR1211 內(nèi)部集成的 PFC 控制器能夠幫助用戶在省去昂貴的低頻濾波器的同時，使產(chǎn)品具備出色的功率因數(shù)水平；配合 MPS 的同步整流方案 MP6925A 取代副邊二極管，效率顯著提升，并通過恒流恒壓控制（CC-CV）來確保電池合理充電；方案因此能實現(xiàn)較高的功率密度，從而得以幫助客戶降低整體方案成本。
圖 4: MPS 600W 充電方案性能實測
高效百伏耐壓同步降壓轉(zhuǎn)換器
現(xiàn)階段，電池包額定電壓范圍覆蓋從電動自行車的 48V 到輕型電摩的 60V 甚至更高。考慮到電機反電動勢存在，在設(shè)計 BMS 方案時通常需要使用 100V 耐壓的電源芯片為板上主控、通信供電。
MPS 全新發(fā)布一顆 100V 耐壓、0.8A 負載電流能力的同步降壓轉(zhuǎn)換器 MP4581：
圖 5: MP4581 應用電路
MP4581 不但可以輕松扛過電池包正極上近百伏的峰值電壓，還能在輕載時自動進入跳頻模式（PSM，Pulse-Skipping Mode）提升工作效率，并以極低的靜態(tài)電流（15uA）幫助客戶實現(xiàn)BMS方案的低待機功耗指標。圖 6 顯示了 MP4581 與競品的靜態(tài)電流（IQ）對比。
圖 6: MP4581 享有 15uA 超低靜態(tài)電流 (IQ)
圖 7 顯示了 MP4581 的效率曲線。
圖 7: MP4581 效率曲線
適用于小型太陽能電池板 MPPT 算法實現(xiàn)的
鋰電池充電方案
隨著“共享化”概念深入人心，越來越多的人習慣了共享單車出行。對于共享單車來說，除使用小型光伏板為中控單元供電外，通常還會配備用電池。
如何保證光伏電池板以最大功率為共享單車中控系統(tǒng)供電以及如何在光照不足的情況下控制備用電池無縫切換給系統(tǒng)供電，是整個光伏充電系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題。 MPS 的最新一代單串鋰電池充電管理解決方案
MP2731 完美適配光伏輸入場合。圖 8 顯示了 MP2731 的功能架構(gòu)。
圖 8: MP2731 功能架構(gòu)
MP2731 有三個核心優(yōu)勢：集成可編程輸入電壓環(huán)，內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），以及采用 NVDC 路徑管理架構(gòu)。下面介紹這些功能：
1. 集成可編程輸入電壓環(huán): 通過控制輸入電壓環(huán)，即可調(diào)節(jié)光伏板的輸出電壓；
2. 內(nèi)置 ADC: 采集輸入電壓和電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息存儲在寄存器中，便于上位機計算光伏板的輸出功率；
3. 采用 NVDC 路徑管理架構(gòu): 可實現(xiàn)光伏電池板與備用電池對系統(tǒng)供電的無縫切換。
以 MP2731 為核心的光伏充電方案能夠高效追蹤光伏電池板的最大輸出功率，實測跟蹤精度可達96.8%（見圖 9）。
圖 9: MP2731 評估板及實測 MPPT 跟蹤精度
結(jié)語
隨著電動自行車和自行車共享服務的普及，MPF42790、HR1211、MP6925A、MP4581 和 MP2731 等產(chǎn)品也推動著電動自行車的發(fā)展浪潮。從控制器到電池充電器到轉(zhuǎn)換器，MPS 可以在設(shè)計過程的多個階段優(yōu)化電動自行車解決方案。
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