基于NXP LPC5516+MC33665+MC33774菊花鏈HVBMS方案
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本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202409/462601.htm在 ESS 儲能系統(tǒng)中,HVBMS 一般會采用兩級或三級架構(gòu),從而實現(xiàn)從電池模組到電池簇,再到電池堆的分級管理和控制。本方案則給大家講解基于 LPC5516 + MC33665 + MC33774 菊花鏈 HVBMS 方案,涵蓋了 BMU、BJB、CMU,構(gòu)建 HVBMS 兩級菊花鏈架構(gòu)。可廣泛運用于工商業(yè)儲能和家庭儲能等市場。
下圖為菊花鏈的示意圖,BMU 與 CMU 間是通過 TPL(NXP 菊花鏈通信協(xié)議)進行通信,支持單鏈或回環(huán)模式。
LPC5516 + MC33665 + MC33774 菊花鏈 HVBMS 方案是基于菊花鏈通信方式,其中包含 BMU + BJB 和 CMU 兩個層級。BMU 即為電池管理單元,它主要負責(zé)數(shù)據(jù)處理判斷和信息交互。CMU 即為電池監(jiān)測單元。BJB 則是用來負責(zé)總電流檢測、高壓檢測及絕緣檢測等。BMU 接收、分析和處理 CMU、BJB 等信息,包括電壓值、溫度值、電流值等,為電池管理提供決策依據(jù)。同時,BMU 還負責(zé)與其他系統(tǒng)進行信息交互,如控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)等,實現(xiàn)電池的智能化管理。利用多個 CMU 可構(gòu)建 400V ~ 1500V 的高壓系統(tǒng)。
BMU 板介紹
BMU 板是基于 NXP LPC5516 和 MC33665 設(shè)計,MCU 是 LPC5516 系列芯片,Cortex-M33 內(nèi)核,具有 96KB SRAM 和 256KB Flash,MC33665A Gateway 可實現(xiàn) SPI與 TPL 通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。同時板上搭載 CAN 收發(fā)器、RS-485 收發(fā)器、高邊驅(qū)動器、壓力傳感器等外設(shè),提供板間通信、高邊驅(qū)動能力和壓力檢測。
BMU 板的基本參數(shù)如下:
1 路 CAN 接口,默認(rèn) 500Kbps
支持 TPL2、TPL3 菊花鏈通信協(xié)議
4 路 TPL 接口,最大傳輸速率 2Mbit/s
支持 2 個菊花鏈回環(huán),單個菊花鏈回環(huán)支持最大 63 個節(jié)點
DC/DC 24V輸入,輸出電流可達 2A
8 路高邊輸出 24V@1.8A
CMU 板介紹
CMU 板是基于NXP MC33774 設(shè)計,MC33774 是一款電池監(jiān)測和保護芯片,具體型號為 MC33774ATP1AE,支持監(jiān)測 4 ~ 18 串電池,最大供電電壓可達 90V,通過 ADC 監(jiān)測電池電壓和溫度,測量范圍為 -3V~5V。-40℃~125℃ 條件下最大支持 360mA 的均衡電流,平均均衡電流 180mA;-40℃~150℃ 條件下最大支持 300mA 的均衡電流,平均均衡電流為 150mA。
CMU 板的基本參數(shù)如下:
單顆 MC33774 可支持 4~18 串電池監(jiān)測,單板設(shè)計使用 3 顆 MC33774,最高可監(jiān)測 54 串電池
8 路精密 GPIO 以及 1 路 AINA,支持模擬量絕對值/比例值檢測
支持 2 Mbit/s TPL3 菊花鏈通信,單鏈可為 62 個 MC33774 分配地址
電池電壓檢測精度可達 ±0.8mV,考慮 PCB 差異誤差可在 ±2mV 范圍內(nèi)
單顆 MC33774 深度睡眠功耗低至 15uA
支持被動均衡,最大支持 360mA 的均衡電流,平均均衡電流 180mA
擁有 I2C 主設(shè)備接口,可以控制片外 EEPROM 等從設(shè)備
深度睡眠單芯片功耗在 15μA 水平,單板在深度睡眠模式下功耗可控制在 100μA 以內(nèi)
BJB 板介紹
BJB 板是基于兩顆 NXP MC33772 設(shè)計,MC33772 是一款 BJB 芯片,具體型號為 MC33772CTC1AE,單板支持 7 路高壓檢測,當(dāng)電壓大于 ≥ 500V 時,精度達到 ±1%,當(dāng)精度 < 500V 時,精度達到 ±5%。支持冗余電流檢測,當(dāng)電流 < 200A,精度達到 2%,當(dāng)電流 ≥ 200A,精度達到 1%。支持 1 路絕緣檢測采集電阻、2 路溫度檢測、6 路 IO 驅(qū)動光耦繼電器、2 路溫度檢測功能。
BMU 通過 J-Link 可實現(xiàn)與 PC 上位機 -- FreeMaster 相連,F(xiàn)reeMaster 可以顯示當(dāng)前電池包的具體信息如電池單體電壓、電池串電壓、均衡電壓、溫度、狀態(tài)信息等,也可以生成動態(tài)充放電曲線,可方便客戶快速進行評估測試。
?場景應(yīng)用圖
千圖網(wǎng)
?展示板照片
?方案方塊圖
?核心技術(shù)優(yōu)勢
● 1 路 CAN 接口,默認(rèn) 500Kbps ● 支持 TPL2、TPL3 菊花鏈通信協(xié)議 ● 支持 4 個 TPL 口,最大傳輸速率 2Mbit/s ● 支持 2 個菊花鏈回環(huán),單個菊花鏈回環(huán)支持最大 63 個節(jié)點 ● 電壓檢測精度可達 ±0.8mV,最大 ±2mV 范圍以內(nèi) ● 電流 < 200A,采集精度可達 2%,電流 ≥ 200A,采集精度可達 1% ● 8 路高邊輸出 24V@1.8A
?方案規(guī)格
● BMU 支持輸出 8 路負載驅(qū)動信號、電池壓力檢測、1 路 CAN 通信、1 路 RS-485 通信 ● 支持對 CMU、BJB 回傳信號進行處理,實現(xiàn)電壓監(jiān)測,過壓欠壓診斷,電流檢測、充放電控制等 ● 單塊 CMU 最高支持 54 串電池電壓、支持 18 路溫度檢測 ● BJB 支持 7 路高壓檢測和 1 路電流檢測和 1 路絕緣檢測
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