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基于 NXP LPC5516 + MC33665 + MC33774 的菊花链 HVBMS 储能方案

基于 NXP LPC5516 + MC33665 + MC33774 的菊花链 HVBMS 储能方案

        在 ESS 储能系统中,HVBMS 一般会采用两级或三级架构,从而实现从电池模组到电池簇,再到电池堆的分级管理和控制。本方案则给大家讲解基于 LPC5516 + MC33665 + MC33774 菊花链 HVBMS 方案,涵盖了 BMU、BJB、CMU,构建 HVBMS 两级菊花链架构。可广泛运用于工商业储能和家庭储能等市场。

        下图为菊花链的示意图,BMU 与 CMU 间是通过 TPL(NXP 菊花链通信协议)进行通信,支持单链或回环模式。

       LPC5516 + MC33665 + MC33774 菊花链 HVBMS 方案是基于菊花链通信方式,其中包含 BMU + BJB 和 CMU 两个层级。BMU 即为电池管理单元,它主要负责数据处理判断和信息交互。CMU 即为电池监测单元。BJB 则是用来负责总电流检测、高压检测及绝缘检测等。BMU 接收、分析和处理 CMU、BJB 等信息,包括电压值、温度值、电流值等,为电池管理提供决策依据。同时,BMU 还负责与其他系统进行信息交互,如控制系统、充电系统等,实现电池的智能化管理。利用多个 CMU 可构建 400V ~ 1500V 的高压系统。

 BMU 板介绍

        BMU 板是基于 NXP LPC5516 和 MC33665 设计,MCU 是 LPC5516 系列芯片,Cortex-M33 内核,具有 96KB SRAM 和 256KB Flash,MC33665A Gateway 可实现 SPI与 TPL 通信协议转换。同时板上搭载 CAN 收发器、RS-485 收发器、高边驱动器、压力传感器等外设,提供板间通信、高边驱动能力和压力检测。

        BMU 板的基本参数如下:

  • 1 路 CAN 接口,默认 500Kbps
  • 支持 TPL2、TPL3 菊花链通信协议
  • 4 路 TPL 接口,最大传输速率 2Mbit/s
  • 支持 2 个菊花链回环,单个菊花链回环支持最大 63 个节点
  • DC/DC 24V输入,输出电流可达 2A
  • 8 路高边输出 24V@1.8A

CMU 板介绍

        CMU 板是基于NXP MC33774 设计,MC33774 是一款电池监测和保护芯片,具体型号为 MC33774ATP1AE,支持监测 4 ~ 18 串电池,最大供电电压可达 90V,通过 ADC 监测电池电压和温度,测量范围为 -3V~5V。-40℃~125℃ 条件下最大支持 360mA 的均衡电流,平均均衡电流 180mA;-40℃~150℃ 条件下最大支持 300mA 的均衡电流,平均均衡电流为 150mA。

 

        CMU 板的基本参数如下:

  • 单颗 MC33774 可支持 4~18 串电池监测,单板设计使用 3 颗 MC33774,最高可监测 54 串电池
  • 8 路精密 GPIO 以及 1 路 AINA,支持模拟量绝对值/比例值检测
  • 支持 2 Mbit/s TPL3 菊花链通信,单链可为 62 个 MC33774 分配地址
  • 电池电压检测精度可达 ±0.8mV,考虑 PCB 差异误差可在 ±2mV 范围内
  • 单颗 MC33774 深度睡眠功耗低至 15uA
  • 支持被动均衡,最大支持 360mA 的均衡电流,平均均衡电流 180mA
  • 拥有 I2C 主设备接口,可以控制片外 EEPROM 等从设备
  • 深度睡眠单芯片功耗在 15μA 水平,单板在深度睡眠模式下功耗可控制在 100μA 以内

BJB 板介绍

       BJB 板是基于两颗 NXP MC33772 设计,MC33772 是一款 BJB 芯片,具体型号为 MC33772CTC1AE,单板支持 7 路高压检测,当电压大于 ≥ 500V 时,精度达到 ±1%,当精度 < 500V 时,精度达到 ±5%。支持冗余电流检测,当电流 < 200A,精度达到 2%,当电流 ≥ 200A,精度达到 1%。支持 1 路绝缘检测采集电阻、2 路温度检测、6 路 IO 驱动光耦继电器、2 路温度检测功能。

 

        BMU 通过 J-Link 可实现与 PC 上位机 -- FreeMaster 相连,FreeMaster 可以显示当前电池包的具体信息如电池单体电压、电池串电压、均衡电压、温度、状态信息等,也可以生成动态充放电曲线,可方便客户快速进行评估测试。

►场景应用图

千图网

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

● 1 路 CAN 接口,默认 500Kbps

● 支持 TPL2、TPL3 菊花链通信协议

● 支持 4 个 TPL 口,最大传输速率 2Mbit/s

● 支持 2 个菊花链回环,单个菊花链回环支持最大 63 个节点

● 电压检测精度可达 ±0.8mV,最大 ±2mV 范围以内

● 电流 < 200A,采集精度可达 2%,电流 ≥ 200A,采集精度可达 1%

● 8 路高边输出 24V@1.8A

►方案规格

● BMU 支持输出 8 路负载驱动信号、电池压力检测、1 路 CAN 通信、1 路 RS-485 通信

● 支持对 CMU、BJB 回传信号进行处理,实现电压监测,过压欠压诊断,电流检测、充放电控制等

● 单块 CMU 最高支持 54 串电池电压、支持 18 路温度检测

● BJB 支持 7 路高压检测和 1 路电流检测和 1 路绝缘检测

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