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

news2024/11/18 21:27:21

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。