兆易创新基于GD32 MCU的BMS锂电池包充放电管理应用

发布时间：2023-05-17 13:27
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2456

　　BMS电池管理系统(Battery Management System)俗称之为电池保姆或电池管家，主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。未来，随着电子计算机、信息通讯、大数据和云计算等技术的不断发展，BMS相关软件算法不断优化，以及新能源汽车动力电池性能不断提升，BMS在数据监测精度、可靠性、状态的估算进度和安全管理等诸多方面将会不断的改进与提高，BMS逐步朝着高集成化、高精度估算、智能化的趋势发展。

　　随着兆易创新电池管理芯片的推出，电源管理领域应用方向逐渐丰富。例如，兆易的GD32E230F-4S Charger板电源管理开发平台，采用Cortex®-M23内核的GD32E230作为主控MCU，以I2C接口方式与电源管理芯片PMU(GD30BC2501)进行通信，完成对4节锂电池的充电管理。同时，DEMO板自带一颗AFE芯片，用于均衡每节电池的充电电流和监控每节电池的实时电压，防止4节电压不一致的电池充电时，电压最高的电池发生过充的危险。

兆易创新基于GD32 MCU的BMS锂电池包充放电管理应用

　　方案优势及产品推荐

　　1. 便携式储能BMS

　　特征：低功耗;支持多种串行通讯;高速高精度ADC;工业级工作温度及ESD特性。

　　推荐产品：GD32L233、GD32E230、GD32E113

　　推荐开发板：GD32E230F-4S Charger板

　　2. 工业储能BMS

　　特征：DSP指令集+FPU高算力;支持多种通讯方式。满足BMS参数评估、电流测量、保护控制、故障报警等功能。

　　推荐产品：GD32F303系列、GD32F305系列

　　3. 储能逆变

　　特征：DSP指令集+FPU高算力;超高精度定时器;出色的混合信号集成;高抗噪ESD。

　　推荐产品：GD32E505系列

兆易创新基于GD32 MCU的BMS锂电池包充放电管理应用

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　　兆易创新GigaDevice(股票代码 603986)今日宣布，旗下GD25/55全系列车规级SPI NOR Flash获得由国际公认的测试、检验和认证机构SGS授予的ISO 26262:2018 ASIL D汽车功能安全认证证书。这一成就不仅有力印证了GD25/55全系列车规级SPI NOR Flash在严苛汽车应用场景中的卓越安全性能和可靠性，也进一步巩固了公司在SPI NOR Flash领域的领导地位。　　随着汽车电子电气组件数量的指数级增长，其安全性需求日益凸显。ISO 26262作为国际权威汽车功能安全标准，其核心目标是降低汽车电子电气系统可能导致的风险，确保车辆的安全性能。在ISO 26262标准框架下，ASIL(Automotive Safety Integration Level)分类系统将功能安全从低到高分为四个等级：A、B、C、D，其中，D代表最高等级，意味着在该等级下的开发流程最为严格。　　兆易创新在汽车电子领域始终坚持精耕细作，将产品品质视为企业发展的核心。质量建设方面，车规级Flash以0PPM为目标，并持续推进质量改善，赢得了客户的广泛信赖，目前全球出货量已超两亿颗。功能安全建设方面，兆易创新全面强化了流程体系与人员管理，不断提升功能安全管理水平，继2023年通过ISO 26262 ASIL D流程认证之后，公司的车规级SPI NOR Flash再次获得ASIL D功能安全认证，充分展示出兆易创新已经建立起严格的车规芯片开发流程体系，并在此基础上已具备设计符合功能安全标准产品的成熟能力。　　GD25/55全系列车规级SPI NOR Flash，严格遵循AEC-Q100 Grade1标准，采用55nm/45nm制程工艺，支持3V、1.8V以及1.65V~3.6V工作电压，容量覆盖2Mb~2Gb，可全面满足汽车电子所需的代码存储需求。在读写性能方面，可提供单通道、双通道、四通道和八通道通信模式，数据吞吐率最高达400MB/s，保证了高效的数据传输。同时，产品拥有10万次擦写周期，以及长达20年的数据保持期限。在安全性能方面，64Mb及以上容量的产品内置ECC算法与CRC校验功能，在提高可靠性的同时有助于延长产品的使用寿命。目前，GD25/55全系列车规级SPI NOR Flash已广泛服务于众多国内外汽车制造商和Tier 1，应用领域横跨车载娱乐影音、智能座舱、智能网联、智能驾驶、电池管理、域控制器、中央计算、中央网关、区域控制器等多个关键汽车电子应用场景。　　兆易创新副总裁、存储器事业部总经理苏如伟表示：“NOR Flash作为汽车电子存储关键代码的重要介质，其功能安全性对于保障数据在极端环境下的可靠性和完整性至关重要，并且直接关系到车辆的安全、稳定运行。兆易创新GD25/55全系列车规级SPI NOR Flash通过ISO 26262:2018 ASIL D汽车功能安全认证，充分印证了公司在车规级芯片设计领域的强劲实力。未来，公司还将继续秉承汽车功能安全的高标准，严格遵守相关流程规范，为全球客户提供更多高品质、高可靠性的车规级存储产品。”
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　　兆易创新GigaDevice (股票代码 603986) 今日宣布，正式推出基于Arm® Cortex®-M33内核的GD32G5系列高性能微控制器。　　GD32G5系列MCU凭借出色的处理性能、丰富多样的数字模拟接口资源以及强化的安全性能，可广泛适用于数字电源、充电桩、储能逆变、变频器、伺服电机、光通信等多元化场景。该系列全新产品组合提供LQFP、QFN、WLCSP等7种封装共14个型号，现已开放样片和开发板卡申请，12月起正式量产供货。　　强劲性能赋能工业市场　　GD32G5系列MCU采用Arm® Cortex®-M33高性能内核，主频高达216MHz。内置高级DSP硬件加速器和单精度浮点单元(FPU);集成了硬件三角函数加速器(TMU)，支持10类函数计算;还集成了滤波算法(FAC)、快速傅里叶(FFT)等多类硬件加速单元，大幅提升处理效率。GD32G5系列MCU最高主频下的工作性能可达316 DMIPS，CoreMark®测试取得了694分的出色表现。　　GD32G5系列MCU配备了256KB到512KB嵌入式Flash，支持Flash双Bank功能;以及128KB SRAM，其中包含32KB紧耦合内存TCMRAM，实现关键指令与数据的零等待执行;还配备了高速缓存空间，高达2KB I-Cache及512B D-Cache，进一步提升内核处理性能。　　丰富外设实现开发创新　　GD32G5系列MCU集成了一系列丰富外设资源。支持4个12位ADC采样速率高达5.3MSPS，具备高达42个通道;还支持4个12位DAC，其中2个采样率高达15MSPS;以及8个快速比较器(COMP)等一系列高精度模拟外设以支持各类电机电源控制场景所需。GD32G5系列MCU配备了16通道高精度定时器(HRTimer)，精度可达145ps;以及3个8通道高级定时器，2个32位通用定时器、5个16位通用定时器、2个16位基本定时器、1个低功耗定时器。　　GD32G5系列微控制器提供了包含5个U(S)ART、4个I2C、3个SPI以及1个QSPI，支持最高200MHz DDR/SDR接口;配备了3个CAN-FD模块，适用于高速通信应用场景;还集成了1个HPDF高性能数字滤波器，支持8 Channels/4 Filter，外接Σ-Δ调制器;以及4个可配置逻辑模块(CLA);提供Trigsel模块支持灵活配置触发源。GD32G5全系列支持-40~105℃的宽温工作范围，能够满足光模块、工业电源、高速电机控制等对温度要求高的差异化场景。　　安全可靠构筑品质堡垒　　GD32G5系列MCU内置多种安全功能，为通信过程提供了包括支持安全OTA、安全启动、安全调试、安全升级等在内的多重安全保护机制。提供2KB OTP存储空间以确保代码数据不被更改，进而保护设备的安全性和完整性。该系列MCU Flash/SRAM全区支持ECC校验。内置硬件加解密模块，支持DES、三重DES或AES算法，确保通信过程中的数据安全。此外，产品还支持真随机数生成器(TRNG)。　　GD32G5产品系列支持系统级IEC 61508 SIL2等级功能安全标准，提供完整的Safety Package，包括 Safety Manual、FMEDA及自检库等一系列功能安全资料。帮助用户精准识别潜在安全隐患，为工业应用的稳定可靠提供坚实的保障。　　GD32开发生态日渐壮大，兆易创新为全新GD32G5系列高性能微控制器提供了免费开发环境GD32 Embedded Builder IDE、调试下载工具GD-LINK与多合一编程工具GD32 All-In-One Programmer。同时，Arm® KEIL、IAR、SEGGER等业界主流嵌入式工具厂商也将为GD32G5全新产品提供包括开发编译和跟踪调试工具在内的全面支持。该系列MCU配套手册、软件库、生态文档及工具均已上传网站，为客户提供全面的开发参考。　　GD32G5产品组合提供了包含LQFP128/100/80/64/48，WLCSP81、QFN48等7种封装类型共14个产品型号。配套开发板卡也已同步推出，其中包括GD32G553Q-EVAL、GD32G553R-EVAL全功能评估板以及GD32G553V-START、GD32G553M-START和GD32G553C-START入门级学习套件，分别对应于不同封装和管脚，方便用户进行开发调试。各授权代理商渠道及GD32天猫旗舰店(GD32.tmall.com)也将上架发售。　　*兆易、兆易创新、GigaDevice，GD32，及其标志均为兆易创新科技集团股份有限公司的商标或注册商标，其他名称或品牌均为其所有者所有。
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　　11月12日，兆易创新GigaDevice (股票代码 603986)在上海举办了以“勇跃•芯征程”为主题的新品发布会，来自工业和数字能源等领域的行业伙伴齐聚一堂，共襄盛举。本次发布会中，兆易创新展现了其在工业自动化、数字能源等领域的最新成果，不仅重磅揭幕了两款MCU新品——EtherCAT®从站控制芯片和GD32G5系列Cortex®-M33内核的高性能MCU，还同步推出一系列搭载全新MCU产品的电机控制和数字能源方案。与此同时，众多合作伙伴也于发布会首次推出基于GD32 MCU的创新解决方案。这不仅彰显了兆易创新在工业及数字能源领域的持续关注与坚定承诺，也体现出公司与行业伙伴之间紧密的合作关系和坚实的市场基础。　　EtherCAT®伺服从站解决方案　　助力工控智效提升　　在工业4.0的发展进程中，制造业正朝着智能化、网络化和自动化的方向稳步迈进，对于高效且可靠的通信技术的需求愈发迫切。EtherCAT®(Ethernet for Control Automation Technology)作为一种基于以太网的实时工业现场总线通信协议，能够提供纳秒级的精确同步，该特性对伺服驱动系统而言至关重要。伺服驱动系统通常需要精确地协调各轴动作，而EtherCAT®可确保各个伺服轴在极短时间内同步接收并执行控制指令，进而实现多轴伺服驱动快速且精准的同步运动，从而提升生产效率、优化机械性能。　　兆易创新推出的伺服从站系统解决方案以Cortex®-M7内核的GD32H75E系列超高性能工业互联MCU为主控，集成了ESC(EtherCAT® SubDevice Controller)模块。该系统采用标准CIA402协议，通过TwinCAT进行实时控制。方案支持轮廓位置模式(PP)、30种原点回归模式(HM)、循环同步位置模式(CSP)等多种工作模式。内置HPDF模块与外部sigma-delta调制器，能够实现In-line电流采样，这不仅有助于电机控制性能的提升，还确保了在复杂工况下的可靠性与稳定性。该方案可广泛适用于数控车床、机器人、自动化生产线、机械臂等应用领域。　　3.5kW直流充电桩与便携式双向储能方案　　助力用能效率优化　　随着全球能源结构的转型和新能源汽车市场的迅猛发展，数字能源行业迎来了快速发展的新时代。在此背景下，兆易创新推出了基于GD32G5系列高性能MCU的3.5kW直流充电桩与便携式双向储能逆变方案，以满足市场对于高效、智能、环保能源使用的迫切需求。　　作为直流充电桩的控制大脑，MCU能够精确调控充电桩的输出，将电网电压转换为直流电压，为新能源电动汽车充电，并确保充电过程的高效性和安全性。兆易创新推出的基于GD32G5系列高性能MCU的3.5kW直流充电桩方案，采用单颗MCU芯片控制两级拓扑(前级单相图腾柱PFC与后级全桥LLC)，其中，PFC的开关频率为70kHz，LLC的开关频率为94kHz~300kHz。方案的输入电压为220V(±10%)/50Hz，输入电流最大有效值为17A;输出电压为250VDC~450VDC，支持涓流、恒流和恒压充电。方案实现系统峰值效率96.2%，PF为0.999，THD为2.7%，可满足当下电动汽车充电应用的严苛要求。　　与此同时，兆易创新还推出了便携式双向储能逆变方案。方案使用电网交流电对电池进行充电，以便在停电或户外场景中，将电池中存储的电能进行输出，供给电器设备使用。针对该方案，用户可以选择采用全新的GD32G5系列高性能MCU或GD32E5系列MCU作为主控单元。方案由两颗MCU控制三级架构，包括LLC、Buck/Boost和逆变/PFC。其中，LLC的开关频率为100kHz，Boost/Buck和逆变/PFC的开关频率均为20kHz。在并网充电模式下，方案可将220VAC市电电压转换为24V直流电压为电池包进行恒流或者恒压充电，最大功率500W;在离网供电模式下，可将20~27.2V电池电压逆变为220VAC市电电压，最大功率达1kW。该方案可广泛适用于户外露营、航拍摄影、移动办公、应急充电、应急救灾、医疗抢险等多种场景。　　此外，兆易创新在GUI图形显示、AI、无线连接、信息安全及功能安全等领域的重点方案也同步展出。兆易创新在工业及数字能源等市场已扎根多年，丰富的产品品类以其增强的处理效能和多样的资源能够持续为市场应用提供支持，多元、完善的行业解决方案更是一站式满足客户所需，助力客户实现敏捷开发。　　与行业伙伴携手　　众多创新方案精彩呈现　　在本次发布会中，多家兆易创新的合作伙伴也同步推出了基于GD32 MCU的全新解决方案。其中，深圳中电港技术股份有限公司带来了基于GD32F527/GD32VW553的工商业储能BMS解决方案。该方案技术先进、功能齐全、安全可靠，采用了地址自动编址技术，架构灵活可扩展，支持本地或云端多种升级方式，并通过算法可以根据不同的运行状态，灵活地调整电池智能均衡策略。方案配备多级故障保护机制及两级数据存储机制，可确保系统的稳定运行和数据的安全性。基于此方案，客户也可根据自身特定需求进行二次开发，这种高度的灵活性极大地压缩了开发时间，预计能够为客户节省至少六个月的开发周期。方案覆盖了广泛的应用场景，无论是大型储能系统，如光伏储能、风能储能、基站储能，还是小型储能设备，如家庭储能、便携式储能、车载储能、UPS等，均能完美适配。　　与此同时，兆易创新的合作伙伴纳微半导体推出了全新CRPS185 4.5kW AI数据中心服务器电源方案。该方案依托兆易创新GD32G553高性能MCU，以及纳微GaNSafe™高功率氮化镓功率芯片、GeneSiC™第三代快速碳化硅功率器件，以137W/in³的超高功率密度和超97%的效率展现出极佳性能。方案采用交错并联图腾柱PFC和高频全桥LLC两级方案，其中，交错并联图腾柱PFC通过搭载LQFP48 GD32G553CET7型号，可以出色地实现数字控制;300kHz高频全桥LLC则采用LQFP128 GD32G553QET7型号，除了能够实现对高频LLC的精确控制外，还可以实现电源的时序控制并具备与I2C/PMbus通信功能等。　　未来，兆易创新还将不断深化工业领域的探索，深入挖掘行业需求，推进产品和技术的革新突破。与此同时，公司还将与众多合作伙伴携手，持续研发创新的解决方案，以满足市场的变化与客户的多样化需求，为推动行业发展创造更大的价值。　　*兆易、兆易创新、GigaDevice，GD32，及其标志均为兆易创新科技集团股份有限公司的商标或注册商标，其他名称或品牌均为其所有者所有。
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　　兆易创新GigaDevice(股票代码 603986)今日宣布，其GD32F30x STL软件测试库获得了德国莱茵TÜV(以下简称“TÜV莱茵”)颁发的IEC 61508 SC3(SIL 2/SIL 3)功能安全认证证书，这也是继GD32H7 STL软件测试库之后再次获得的此类认证，这意味着兆易创新在功能安全领域的布局已全面覆盖了Arm® Cortex®-M7内核高性能MCU和Arm® Cortex®-M4内核主流型MCU的软件测试库，将为用户在工业领域的应用提供更丰富的产品选择。这一系列成就彰显了兆易创新对产品安全性、可靠性的不懈追求和坚定承诺，同时也显示出公司在功能安全领域的专业实力和先进性。　　GD32F30x STL软件测试库致力于为GD32F30x系列MCU的安全运行提供保障。它通过对内部CPU/DPU、FPU、MPU等核心组件的运行状态进行监控，并对SRAM、Flash等内存区域进行定期检查，能够快速识别随机硬件故障。如检测出故障，GD32F30x STL软件测试库会立即触发预设的安全响应机制，将MCU置于安全状态中，从而降低潜在的风险隐患，为用户解决和修复系统故障争取时间。同时，还提供包括FMEDA和安全手册在内的详细文档，确保产品在设计、开发和生产过程中符合特定的安全要求。　　“兆易创新CTO、MCU事业部总经理李宝魁先生表示：“随着工业自动化和智能化的不断深入，功能安全的重要性日益凸显。GD32H7 STL和GD32F30x STL接连通过IEC 61508 SC3(SIL 2/SIL 3)功能安全认证，表明兆易创新在功能安全领域已经建立了成熟的管理体系，这对于巩固GD32MCU产品的综合竞争力、助力用户以更短的时间开发出符合功能安全标准的产品具有重要意义。与此同时，基于Arm® Cortex® M33内核的GD32MCU软件测试库认证工作也在同步推进中，我们将继续对标国际标准，持续推动公司技术进步和产品升级。”　　“TÜV莱茵大中华区工业服务与信息安全总经理赵斌先生表示：“祝贺兆易创新再次获得TÜV莱茵STL功能安全认证!兆易创新在功能安全建设方面持之以恒地投入，展现出了对严苛安全标准的执着追求，我们对此高度赞赏。未来，我们将继续秉承专业的技术要求，遵循严谨的认证流程，不断深化双方合作，助力兆易创新在功能安全领域取得更多新的突破。”
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