IC-Hersteller STMicroelectronics

IC-Hersteller (103)

STMicroelectronics L9963E | Demoboard AEK-POW-BMS63EN

Battery management system module based on L9963E

Details

TopologieBattery Management System
IC-Revision1

Beschreibung

The AEK-POW-BMS63EN is a battery management system (BMS) evaluation board that can handle from 1 to 31 Li-ion battery nodes. Each battery node manages from 4 to 14 battery cells, for a voltage range between 48 V and 800 V.The board is based on the L9963E, which is designed for operation in both hybrid (HE) and full electric (BE) vehicles using lithium battery packs, but its use can be extended to other Transportation and Industrial applications.The main activity of the L9963E is monitoring cells and battery node status through stack voltage measurement, cell voltage measurement, temperature measurement, and coulomb counting. Measurement and diagnostic tasks can be executed either on demand or periodically, with a programmable cycle interval. Measurement data are available for an external microcontroller to perform charge balancing and to compute the state of charge (SOC) and the state of health (SOH).The main functions of a standard BMS are monitoring and protecting the battery pack.The monitoring function is related to the measurement of the battery current, voltage, and temperature. The protection function brings the system to a safety state in case of under or overvoltage and overheating.The AEK-POW-BMS63EN provides an elaborate monitoring network to sense the voltage, current, and temperature of each cell. This sensing allows elaborating the SOC of each battery cell and, consequently, the state of charge of all battery packs. The SOC allows assessing the remaining battery capacity, which equates to the remaining driving range.For maintenance reasons, it is important to monitor the SOC estimation over time. According to our algorithm for the SOC calculation, the more the SOC differs from its nominal value (that is, its value when the batteries are new), the more a cell of the battery pack risks over-discharge. Thus, the SOC evolution over time allows asserting the state of health (SOH) of a cell or a battery pack to spot early indications that a cell is at risk of over-discharge or overcharging.The SOC of a battery cell is required to maintain its safe operation and duration during charge, discharge, and storage. However, SOC cannot be measured directly and is estimated from other measurements and known parameters (such as characterization curves or look-up tables). This information on the battery cells is necessary to determine how the voltage varies according to the current, the temperature, etc., on the basis of the battery chemical composition and production lot used.The AEK-POW-BMS63EN can work in two different daisy chain topologies: centralized and dual access ring.In a centralized daisy chain configuration, a series of BMS is connected to an MCU board through a single transceiver connected to the AEK-POW-BMS63EN isolated ISOLport. The BMS are connected to each other through the isolated ISOH port.The MCU communicates with the AEK-COM-ISOSPI1 hosted L9963T transceiver through the SPI protocol. The transceiver converts these signals into ISO SPI signals to communicate with the BMS.The AEK-COM-ISOSPI1 allows converting SPI signals in isolated SPI signals, thereby reducing the number of necessary wires from 4 to 2 and implementing differential communication for higher noise immunity.A dual access ring configuration is also possible by adding another transceiver that makes the communication bidirectional. The secondary ring is used as a backup in case the primary ring fails. Data moves in opposite directions around the rings, and each ring remains independent of the other unless the primary ring fails. The two rings are connected to continue the flow of data traffic.In AutoDevKit ecosystem software package, we created two example demos (one for centralized and one for dual access ring configuration) to elaborate SOC and SOH, using Li-ion batteries. Battery packs may have different SOCs, and balancing is necessary to bring them all to the same charge level. After detecting the lowest charge in the battery pack, all the other battery nodes are discharged to reach its level. The demos explain how to activate the internal MOSFETs of the L9963E, which short-circuit the cell on an external dissipation resistor to discharge it. Passive cell balancing can be performed either via the L9963E internal MOSFETs or via external MOSFETs/resistors. The controller can either manually control the balancing drivers or start a balancing task with a fixed duration. In the second case called silent mode, the balancing may be programmed to continue even when the IC enters a low power mode, to avoid unnecessary current absorption from the battery pack. The balancing function is necessary to lengthen the battery capacity and its duration.Different MCUs can be used. In our demos we used the AEK-MCU-C4MLIT1, while other ASIL-B and ASIL-D microcontrollers of the SPC58 Chorus family are supported.

Typische Anwendungen

  • Battery Management System (BMS)
  • Battery Management System (BMS) for Electro mobility

Weiterführende Informationen

Artikeldaten

Artikel Nr.
Daten­blatt
Simu­lation
Downloads
Status
Produktserie
λDom typ.(nm)
Farbe
λPeak typ.(nm)
IV typ.(mcd)
VF typ.(V)
Chiptechnologie
50% typ.(°)
Gender
Pins
Typ
Wire Section
Kontaktbeschichtung
IR(A)
Arbeitsspannung(V (AC))
Kontaktwiderstand(mΩ)
Verpackung
VPE(pcs)
Stranded Wire Section (AWG)
Stranded Wire Section (Metric)
C
Tol. C
VR(V (DC))
Bauform
Betriebstemperatur
Q(%)
DF(%)
RISO
Keramiktyp
L(mm)
B(mm)
H(mm)
Fl(mm)
Schlüsselweite(mm)
Ti
Brennbarkeitsklasse
Interface typ
Montageart
Farbe
IR 1(A)
PCB/Kabel/Panel
Muster
WL-SMCW SMT Mono-color Chip LED Waterclear, 525 nm, Grün
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
dominante Wellenlänge [typ.]525 nm
FarbeGrün 
Spitzen-Wellenlänge [typ.]515 nm
Lichtstärke [typ.]450 mcd
Durchlassspannung [typ.]3.2 V
ChiptechnologieInGaN 
Abstrahlwinkel Phi 0° [typ.]140 °
VerpackungTape and Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Bauform0805 
Betriebstemperatur -40 °C up to +85 °C
Länge2 mm
Breite1.25 mm
Höhe0.7 mm
MontageartSMT 
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität22 pF
Kapazität±5% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Güte840 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypNP0 Klasse I 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität33 pF
Kapazität±5% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Güte1000 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypNP0 Klasse I 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität2.2 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor2.5 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität4.7 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor2.5 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität6.8 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor2.5 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität10 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor2.5 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität47 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor3 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität68 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor3 %
Isolationswiderstand7.4 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität100 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor3 %
Isolationswiderstand5 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 25 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit3000 pcs
Kapazität2.2 µF
Kapazität±10% 
Nennspannung25 V (DC)
Bauform0805 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor10 %
Isolationswiderstand0.05 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge2 mm
Breite1.25 mm
Höhe1.25 mm
Pad Dimension0.5 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit3000 pcs
Kapazität1 µF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0805 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor10 %
Isolationswiderstand0.1 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge2 mm
Breite1.25 mm
Höhe1.25 mm
Pad Dimension0.5 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit2000 pcs
Kapazität4.7 µF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform1206 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor10 %
Isolationswiderstand0.02 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge3.2 mm
Breite1.6 mm
Höhe1.6 mm
Pad Dimension0.5 mm
WR-WTB 2.00 mm Female Dual Row Terminal Housing w. positive locking, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
GenderWeiblich 
Pins30 
TypKlemmengehäuse 
VerpackungBeutel 
Betriebstemperatur -25 °C up to +85 °C
Isolationswiderstand1000 MΩ
Länge33.4 mm
PCB/Kabel/PanelKabel 
WR-WTB 2.00 mm Male Header, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
GenderMännlich 
Pins30 
TypHorizontal 
KontaktbeschichtungZinn 
Nennstrom3 A
Arbeitsspannung250 V (AC)
Kontaktwiderstand20 mΩ
VerpackungTube 
Betriebstemperatur -25 °C up to +85 °C
Isolationswiderstand1000 MΩ
Länge33.4 mm
MontageartTHT 
FarbeWeiß 
Nennstrom [1]3 A
PCB/Kabel/PanelPCB 
WA-SPAII Plastic Spacer Stud, metric, internal/ internal, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
VerpackungBeutel 
Betriebstemperatur -30 °C up to +110 °C
Länge8 mm
Schlüsselweite6 mm
InnengewindeM3 
BrennbarkeitsklasseUL94 HB 
FarbeSchwarz 
WR-WTB 2.00 mm Female Dual Row Crimp Contact, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
GenderWeiblich 
TypCrimpkontakt 
Wire Section 28 to 22 (AWG) 0.081 to 0.326 (mm²)
KontaktbeschichtungZinn 
Nennstrom3 A
Arbeitsspannung250 V (AC)
Kontaktwiderstand20 mΩ
Verpackunggroße Rolle 
Verpackungseinheit10000 pcs
Stranded Wire Section (AWG)28 to 22 (AWG) 
Stranded Wire Section (Metric)0.081 to 0.326 (mm²) 
Betriebstemperatur -25 °C up to +85 °C
Nennstrom [1]3 A
PCB/Kabel/PanelKabel 
WR-PHD Kurzschlussbrücken, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
GenderJumper 
Pins
KontaktbeschichtungGold 
Nennstrom3 A
Arbeitsspannung250 V (AC)
Kontaktwiderstand20 mΩ
VerpackungBeutel 
Betriebstemperatur -40 °C up to +125 °C
Isolationswiderstand1000 MΩ
Länge2.44 mm
FarbeSchwarz 
WR-PHD Stiftleisten - Einreihig, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
GenderStiftleiste 
Pins
TypGerade 
KontaktbeschichtungGold 
Nennstrom3 A
Arbeitsspannung250 V (AC)
Kontaktwiderstand20 mΩ
VerpackungBeutel 
Betriebstemperatur -40 °C up to +105 °C
Isolationswiderstand1000 MΩ
Länge5.08 mm
MontageartTHT 
WR-PHD Stiftleisten - Einreihig, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
GenderStiftleiste 
Pins
TypGerade 
KontaktbeschichtungGold 
Nennstrom3 A
Arbeitsspannung250 V (AC)
Kontaktwiderstand20 mΩ
VerpackungBeutel 
Betriebstemperatur -40 °C up to +105 °C
Isolationswiderstand1000 MΩ
Länge7.62 mm
MontageartTHT 
WR-USB Standard Connectors, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
GenderBuchse 
Pins
TypHorizontal 
Kontaktbeschichtungselektiv vergoldet 
Nennstrom1.5 A
Arbeitsspannung30 V (AC)
Kontaktwiderstand20 mΩ
VerpackungTray 
Betriebstemperatur -40 °C up to +105 °C
Isolationswiderstand1000 MΩ
Interface typType A 
MontageartTHT 
FarbeWeiß 
Nennstrom [1]1.5 A
WCAP-CSGP MLCCs 100 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Verpackungseinheit4000 pcs
Kapazität100 pF
Kapazität±10% 
Nennspannung100 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor2.5 %
Isolationswiderstand10 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 100 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Kapazität100 nF
Kapazität±10% 
Nennspannung100 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor5 %
Isolationswiderstand1 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Kapazität10 µF
Kapazität±10% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform1210 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor10 %
Isolationswiderstand0.01 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge3.2 mm
Breite2.5 mm
Höhe2.5 mm
Pad Dimension0.6 mm
WCAP-CSGP MLCCs 100 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Kapazität2.2 µF
Kapazität±10% 
Nennspannung100 V (DC)
Bauform1210 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor5 %
Isolationswiderstand0.05 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge3.2 mm
Breite2.5 mm
Höhe2.5 mm
Pad Dimension0.75 mm
WA-SCRW Linsenkopfschraube M3 mit Kreuzschlitz, –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
VerpackungLose 
Verpackungseinheit2000 pcs
Betriebstemperatur -30 °C up to +85 °C
Länge4 mm
BrennbarkeitsklasseUL94 V-2 
FarbeNatur 
WCAP-CSGP MLCCs 50 V(DC), –, –
Simu­lation
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Verpackung7" Tape & Reel 
Kapazität220 nF
Kapazität±5% 
Nennspannung50 V (DC)
Bauform0603 
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Verlustfaktor10 %
Isolationswiderstand2.3 GΩ
KeramiktypX7R Klasse II 
Länge1.6 mm
Breite0.8 mm
Höhe0.8 mm
Pad Dimension0.4 mm