Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist das „Gehirn“ des Lithium-Ionen-Akkupacks, das eine einheitliche Überwachung, Steuerung und Koordination der Akkuzellen (-gruppe) durchführt. In Bezug auf die Zusammensetzung umfasst das Batteriemanagementsystem einen Batteriemanagementchip (BMIC), ein analoges Frontend (AFE), einen eingebetteten Mikroprozessor und eingebettete Software. Basierend auf den in Echtzeit erfassten Batteriezustandsdaten realisiert das BMS den Spannungsschutz, Temperaturschutz, Kurzschlussschutz, Überstromschutz, Isolationsschutz und andere Funktionen des Akkupacks durch spezifische Algorithmen und realisiert das Spannungsausgleichsmanagement und die externe Datenkommunikation zwischen den Batterien. 
In diesem Blog erfahren wir mehr über das analoge Frontend (AFE) in BMS und vertiefen das Verständnis aller für BMS, indem wir die Rolle des analogen Frontends, die Chipauswahl, gängige Produkte auf dem Markt und die Wahl von MAXKGO analysieren.
m Was ist ein analoges Frontend?
Um den Zustand (Spannung und Temperatur) von Batteriezellen zu erkennen, müssen wir BMS AFE (Battery Management System Analog Front-End Chip) verwenden. AFE ist ein Überwachungschip mit mehreren Abtastkanälen, der die Zellspannung und Temperatur überwachen kann. Analoge Front-End-Chips umfassen im Allgemeinen 16-Bit-ADCs, hochpräzise Spannungsreferenzen, Hochspannungsmultiplexer und eine SPI-Schnittstelle und werden typischerweise in Elektrofahrzeugen, Hochspannungs-Mobilgeräten, Backup-Batteriesystemen und Hochspannungs-Datenerfassungssystemen verwendet. 
m Analoges Frontend (AFE) Branchenanalyse
Das analoge Frontend (AFE) ist der grundlegende Systembaustein der Sensorschaltung. Es dient zur Verstärkung und/oder Filterung von Sensorsignalen, die oft schwach sind und komplexe elektrische Konfigurationen aufweisen können, um verschiedene MCUs zu unterstützen. Sein Zweck besteht darin, das von der Signalquelle gelieferte analoge Signal zu verarbeiten, zu digitalisieren und zu analysieren.
Zu den Hauptfunktionen von AFE gehören Signalverstärkung, Filterung, Empfang von ADCs, Frequenzumwandlung, Nachbarfrequenzverarbeitung, Pegelanpassung und -steuerung usw. AFE wird häufig in den Bereichen Kommunikation, Automobil, Medizin, intelligente Instrumente, Unterhaltungselektronik und anderen Bereichen eingesetzt. In den letzten Jahren hat sich der AFE-Markt mit der Modernisierung nachgelagerter Industrien schrittweise in Richtung Miniaturisierung, hohe Integration und Mehrkanaligkeit entwickelt.
Zu den wichtigsten Herstellern analoger Frontends (AFE) weltweit zählen vor allem Analog Devices, Inc. (ADI), Texas Instruments, Microchip Technology, ST Microelectronics, Cirrus Logic und NXP. Im Jahr 2021 sind die weltweit führenden Hersteller hauptsächlich ADI und TI, die zusammen etwa 60 % des Marktanteils ausmachen.
m Die Wahl von MAXKGO
Um den Benutzern qualitativ hochwertige Produkte und ein besseres Erlebnis zu bieten, basiert MKBMS auf dem modularen BMS von ADI LTC68XX.
ADI ist ein weltweit führendes Unternehmen für analoge Halbleiterchips mit mehr als 60 Jahren Erfahrung in der Analog-Digital- und Digital-Analog-Umwandlung, Stromversorgung, HF, DSP und einigen Sensortechnologien.
Am Beispiel des Smart BMS Slave Board 18S verwenden wir den AFE LTC6813 von ADI.
m Einführung in ADI LTC6813
Merkmale des ADI LTC6813 Sampling-Chips:
Der Abtastbereich beträgt 0 V ~ 5 V.
Gesamtmessfehler weniger als 2,2 mV
Verwenden Sie isolierte serielle Kommunikation
AEC-Q100-zertifiziert
Der passive Ausgleich kann bis zu 200 mA erreichen und der Chip ist mit einer PWM-Steuerung ausgestattet
Es gibt 9 GPIO-Ports
eLQFP 64-Pin-Gehäuse
112,5 V Spannungsfestigkeit
Betriebstemperaturbereich von –40 °C bis 125 °C
Der ADI LTC6813 Sampling-Chip verfügt über maximal 18 Kanäle für die Zellabtastung und unterstützt Daisy-Chain-Twisted-Pair-Kaskadierung. Seine grundlegende Architektur ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
ADI LTC6813 Chip-Sampling-Funktion:
Der ADC im ADI LTC6813-Sampling-Chip empfängt das analoge Spannungssignal der externen Eingangszelle, sodass die digitale Verarbeitung innerhalb des Chips erfolgt:
Der Befehl ADCV führt eine Abtastung der Batteriespannung des Chips C0 bis C18 durch.
Im LTC6813-1 befinden sich 3 ADCs, und der Multiplexer wird verwendet, um die Spannung von 18 Zellsträngen abzutasten.
Die folgende Abbildung zeigt die Spannungsdaten, die vom offiziellen Linduino-Software-Hostcomputer von ADI bei Raumtemperatur gelesen werden. Die von jeder Zelle gelesenen Daten liegen innerhalb von 2 mV der tatsächlich von der jeweiligen Zelle gemessenen Spannungsdaten.
ADI LTC6813 ist ein hochpräziser Sampling-Chip für Lithiumbatteriezellen mit bis zu 18 Sampling-Kanälen. Diese Serie unterstützt Mehrkanal-Sampling und bietet die Vorteile hoher Präzision und stabiler Kommunikation.
Alle Software-BMS unter MAXKGO verwenden die analogen Front-End-Chips von ADI, um Kunden ein besseres Erlebnis und eine höhere Genauigkeit bei der Überwachung von Batteriedaten zu bieten.
Mit den Mehrzellen-Batteriemonitoren der LTC681X-Serie von ADI können die Einzelspannungen von 6, 12, 15 oder 18 in Reihe geschalteten Batteriepacks gemessen werden.
Darunter kann LTC6811 bis zu 12 S messen, LTC6812 bis zu 15 S und LTC6813 bis zu 18 S. 
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