【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、整車質量小于等于 55kg。功率密度更高、循環壽命更久、安全性更佳的鋰電池市場份額因此而迅速提升。
與此同時，在新基建理念引領下，伴隨物聯網技術的升級，中國共享單車和共享電單車產業從硬件裝配到服務體系都將得到進一步升級和創新。
MPS 多年深耕于電源產品研發，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（BMS，Battery Management System）解決方案的最大挑戰之一就是準確估算電池組的內部狀態，出色的電池狀態監測方案與提升產品性能、改善用戶體驗息息相關。
MPS 全新推出 MPF42790 電量計方案，幫助客戶實現更高精度的電池荷電狀態計量：
● 覆蓋 2 串 - 16 串電池包應用規格
● 支持多達 4 個溫度傳感器信息監測
● 支持實現單節電池荷電狀態(SoC)監測
● 支持實現單節電池健康狀態(SoH)監測
● 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展，大功率充電適配器逐漸成為市場主流需求，而傳統反激架構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 發布了高性能數字 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 是參考設計評估板 EVHR1211-Y-00B，其中包括 HR1211、HF500-15、MP6925A 和 MP2009。
圖 2: 參考設計評估板 EVHR1211-Y-00B
圖 3 展示了該設計的功能框圖
圖 3: 600W 電池充電方案功能框圖
HR1211 內部集成的 PFC 控制器能夠幫助用戶在省去昂貴的低頻濾波器的同時，使產品具備出色的功率因數水平；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換器
現階段，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 全新發布一顆 100V 耐壓、0.8A 負載電流能力的同步降壓轉換器 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，并以極低的靜態電流（15uA）幫助客戶實現BMS方案的低待機功耗指標。圖 6 顯示了 MP4581 與競品的靜態電流（IQ）對比。
圖 6: MP4581 享有 15uA 超低靜態電流 (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供電，是整個光伏充電系統設計中的關鍵問題。 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。
圖 8: MP2731 功能架構
MP2731 有三個核心優勢：集成可編程輸入電壓環，內置的模數轉換器（ADC），以及采用 NVDC 路徑管理架構。下面介紹這些功能：
1. 集成可編程輸入電壓環: 通過控制輸入電壓環，即可調節光伏板的輸出電壓；
2. 內置 ADC: 采集輸入電壓和電流轉換成數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: 可實現光伏電池板與備用電池對系統供電的無縫切換。
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 等產品也推動著電動自行車的發展浪潮。從控制器到電池充電器到轉換器，MPS 可以在設計過程的多個階段優化電動自行車解決方案。
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