STMicroelectronics AEK-POW-BMSWTX BMS評估板具有嵌入式收發器，支持隔離連接到外部MCU，同時管理4至14節電池。該板采用L9963E鋰離子電池監控和保護芯片（用于高可靠性汽車應用）和L9963T通用SPI轉隔離式SPI雙向收發器。L9963E通過堆棧電壓、電池電壓、溫度測量和庫侖計數監控電池和電池節點狀態。可編程周期間隔可根據需要或定期執行測量和診斷任務?？捎糜谕獠?a target="_blank">微控制器進行電荷平衡以及計算充電狀態 (SoC) 和健康狀況 (SOH) 的測量數據。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics AEK-POW-BMSWTX BMS評估板數據手冊.pdf

L9963T通用SPI轉隔離式SPI雙向收發器將從傳統的基于4線的SPI接口輸入的通信數據傳輸到雙線隔離接口（反之亦然）。該收發器配置為從器件。

STMicro AEK-POW-BMSWTX提供一個強大的監控網絡，用于檢測每節電池的電壓?？梢詸z測整個電池組的電流。通過這種檢測，可以詳細說明每個電池組的SOC，從而詳細表示所有電池組的充電狀態。該SOC有助于評估剩余電池容量，這相當于剩余的驅動范圍。

特性

• 對每節電池和整個電池節點的電壓監控
• 整個電池節點的電流檢測
• 5個GPIO，用于連接溫度傳感器作為NTC
• CN1連接器，支持通過SPI與MCU板建立通信
• CN2連接器，可直接連接MCU板，實現控制和診斷功能
• 無源平衡
• 緊湊尺寸: 100mm x 76mm

框圖

布局

ST AEK-POW-BMSWTX評估板技術解析：基于L9963E/T的電池管理系統設計?

一、核心器件與系統架構

STMicroelectronics推出的AEK-POW-BMSWTX評估板，是一款面向4-14節電池組的BMS解決方案，其核心由兩大關鍵芯片構成：

1. ?L9963E?：AEC-Q100認證的多節電池監測與平衡IC，支持：
   • 單電池電壓監測（精度±2mV）
   • 電池組總電流檢測（集成庫侖計數）
   • 5路GPIO連接NTC溫度傳感器
   • 被動平衡功能（支持內部MOSFET或外部分壓電阻）
2. ?L9963T?：SPI轉隔離SPI雙向收發器，實現MCU與BMS間的電氣隔離通信，關鍵參數：
   • 支持菊花鏈拓撲（最多31級聯設備）
   • 2線隔離接口（ISOLp/m）與4線標準SPI接口轉換
   • 從機模式配置

評估板采用緊湊型設計（100mm×76mm），通過CN1（SPI）和CN2（診斷接口）與MCU連接，典型應用場景包括電動汽車、家用儲能系統等。

二、關鍵技術特性解析

1. 高精度監測網絡

• ?電壓檢測?：每節電池獨立采樣通道，通過L9963E內部16位ADC實現±0.1%精度的電壓測量
• ?溫度檢測?：5路NTC接口支持-40°C至125°C范圍監控
• ?電流檢測?：外部分流電阻+差分放大器架構，配合L9963E的庫侖計數器實現SOC估算

2. 安全與平衡機制

• ?被動平衡?：通過內部MOSFET（最大100mA）或外部MOSFET（如板載STD105N10F7AG）實現電荷均衡
• ?故障保護?：集成過壓/欠壓/過溫檢測，FAULT_H/L信號觸發硬件保護
• ?熱管理?：采用MPZ2012S102ATD25磁珠抑制高頻噪聲，板載熱阻優化布局

3. 隔離通信系統

• L9963T實現SPI信號隔離傳輸，關鍵設計要點：
  • 隔離頻率通過ISOFREQ引腳配置（支持1-20MHz）
  • TXEN/CPHA控制信號相位
  • 需注意ISOLp/m走線等長設計（見手冊圖3布局示例）

三、典型應用設計建議

1. ?SOC/SOH算法實現?：
   • 基于AutoDevKit提供的參考算法，需預存電池特性曲線（如與About合作的數據模型）
   • 平衡策略建議：當SOC差異>5%時啟動"靜默平衡"模式（低功耗持續放電）
2. ?EMC設計要點?：
   • 電源濾波：每節電池并聯47nF MLCC（如C14-C19）
   • 信號完整性：SPI線路串聯100Ω電阻（如R69-R76）
   • 接地策略：區分GND_BMS（電池地）與GND_EXT（MCU地）
3. ?擴展接口應用?：
   • CN3接口可連接AEK-COMISOSPI1隔離SPI適配器
   • 推薦配套MCU：SPC58 Chorus系列（如AEK-MCU-C4MLIT1）

四、設計驗證與調試

1. ?關鍵測試點?：
   • TP1（NPNDRV）：MOSFET驅動信號觀測點
   • TP8（FAULT）：硬件保護觸發狀態指示
   • VTREF（Pin 64）：2.5V基準電壓測試
2. ?典型問題排查?：
   • 通信失?。簷z查L9963T的VIO電壓（需與MCU電平匹配）
   • 平衡失效：確認DIS引腳未使能（R88需正確配置）
   • 測量偏差：校準VTREF外圍電阻（R5=2.7kΩ±1%）