基于NXP LPC5516+MC33665+MC33774菊花鏈HVBMS方案

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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(jìn)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(fù)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(fù)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(fù)責(zé)與其他系統(tǒng)進(jìn)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(dá) 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(hù)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(dá) 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(dá) ±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(dá)到 ±1%，當(dāng)精度 < 500V 時，精度達(dá)到 ±5%。支持冗余電流檢測，當(dāng)電流 < 200A，精度達(dá)到 2%，當(dāng)電流 ≥ 200A，精度達(dá)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(jìn)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(dá) ±0.8mV，最大 ±2mV 范圍以內(nèi) ● 電流 ＜ 200A，采集精度可達(dá) 2%，電流  ≥ 200A，采集精度可達(dá) 1% ● 8 路高邊輸出 24V@1.8A

?方案規(guī)格

● BMU 支持輸出 8 路負(fù)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(jìn)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