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“电池”在我们的生活中随处可见，比如电动自行车、电动摩托车中都有使用电池，由于锂电池能量密度高，循环次数多等优点，铅酸电池开始慢慢被锂电池替代，在新国标的施行下，锂电池电动两轮车市场也引来了新的发展热潮。但是锂电池在使用不规范的时候往往会影响电池容量、安全性、健康状态和续航能力等，因此在使用锂电池的时候需要严格的电池管理系统（Battery Management System，BMS）对电池进行监控和及时的保护，防止锂电池的过充、过放、过温、短路等，同时进行智能控制充放电，充分发挥电池的性能并提高电池的一致性。常用的电动两轮车的BMS架构如下图所示。
图1 高边驱动同口设计
图2 低边驱动分口设计
从上图可以看出，电动自行车的BMS主要分为以下几个部分：
1.电池信息采集，保护电路
2.MCU控制部分，包含SOC、SOH等算法
3.充放电功率通路
4.通信传感
一、电池信息采集，保护电路
此电路包含单体电池采集使用的模拟前端AFE（高边驱动设计要使用高边驱动IC）以及片内集成MOS控制驱动电路，AFE通过采集电芯的电压、电流和温度，在过压、欠压、欠温、过流或短路的情况下控制充放电MOS关断，实现电池保护。AFE内部集成均衡电路，也可以外加均衡电路实现均衡电流调节。
二、MCU控制部分
MCU部分采用GD 32-bit F3/E2/L2系列MCU，MCU通过SPI和模拟前端AFE通信，获取模拟前端读取到的电流、电流、温度等信息，通过MCU将模拟前端的V、I、T等信息并结合电池充放电模型计算出SOC和SOH。在电池信息异常上报并智能控制AFE实现充放电管理。
三、充放电功率通路
低边驱动相比较于高边驱动而言，成本更低，更易于实现，目前很多AFE也集成了低边驱动，市面上的两轮车多以低边驱动为主。高边驱动如果采用NMOS FET需要升压才能驱动，相比较低边驱动会多出升压电路的成本，如果是采用PMOS控制比较简单，但是PMOS的成本比NMOS高。AFE内部集成MOS低边驱动，也可以外挂高边驱动电路。
四、通信传感
为了方便用户实时了解电动车电池包的电压、电流、温度等情况，BMS集成BT/WiFi通信电路或者是RS-485，通过BT/WiFi可以将电池信息实时同步到用户手机端。
目前主流的电动两轮车BMS，一般采用8~16串电池包为主，下图是基于GD32 F3/E2/L2系列MCU主从一体的BMS方案可适用于8~16串锂电池，该BMS方案包含模拟前端的信息采集、保护电路，MCU SOC计算，充放电功率通路和可选的BT/WiFi通信和RS-485通信，该BMS方案将电池组单体电压、电流、温度进行实时监控并上报用户，并根据用户设定的保护参数进行自我控制，在电池组工作异常的情况下及时关断充放电，该方案通用性比较强，可以根据用户需求，在8~16串以内自定义电池串数，采用低边驱动同口设计方案，充放电高达60A，兼容NCM、LFP等锂电池。
图3 实物图
图4 实测
方案特点
电池参数检测：检测电池总电压、电流、单体电压、温度；
电池状态估计：SOC、SOH、容量统计；
故障诊断、告警保护：电池过欠压、过欠温、过流短路、采集故障等告警保护；
充放电控制、均衡管理：智能控制电池充放电、充电均衡；
数据存储：参数修改、故障现场数据存储和读取、固件更新；
通信控制：通信方式有CAN、RS485，可以和上位机、负载设备、充电机、显示设备、4G模块、蓝牙模块等通信。
