一、概述
在介紹 MC33772 的 BJB 方案之前,我們先來搞清楚“什麼是 BJB”?BJB 的英文全稱是“Battery Junction Box”,即電池接線盒,其作用有:
① 對電池模組充/放電電流的檢測;
② 充/放電接口等位置的高壓檢測;
③ 接觸器的絕緣檢測等。
因此,BJB 方案會用到:電流採集和高電壓採集兩種接口,並且不會用到電池電壓採集和電池均衡接口。
NXP 的 MC33772C 系列 AFE 中就有 2 個型號剛好滿足 BJB 的要求。NXP 官網的 MC33772C 型號對比如下圖所示:
圖 1. MC33772C 型號
圖 1 中的 MC33772CTC0AE 和 MC33772CTC1AE 與其它型號相比,去掉了電池電壓採集、電池的 OV/UV 檢測、被動均衡等功能,然後保留了GPIO 、電流檢測以及電量計的功能。這樣的精減,恰好既可以滿足 BJB 的應用,又不會造成資源浪費。
二、基於 MC33772C 的 BJB 板
世平集團用 MC33772CTC0AE 做了一塊 BJB 採集板,其應用框圖如下圖所示。
圖 2. WPI 的 BJB 採集板(MC33772)
從圖 2 這個示意圖中,我們可以看出這塊 BJB 採集板主要採集 3 種模擬信號:
① SHUNT 電流
② SHUNT 溫度
③ 高壓側電壓
這塊 BJB 採集板有 2 個特點:
特點 1、 採用完全隔離的設計,包括高壓和低壓的隔離、電源隔離、通訊隔離。
對於高壓和低壓的隔離,BJB 採集板的高壓檢測部分的電路採用光耦隔離 MOS 作為隔離型開關,用於控制高電壓採集。這種 MOS 可以採用 Toshiba 的 TLX9160T。它的隔離電壓達到 5000V。它的 MOS 在 OFF 狀態下,可以承受至少 1500V 的高壓,漏電流不超過 1uA。MOS 在 ON 狀態下,最大電流為 50mA,內阻為 250Ω。
對於電源隔離,BJB 採集板採用一個隔離 DC/DC 電源模塊,其輸入電壓範圍是:4.5V~36V,輸出電壓是 12V。隔離電壓為 3000V。
對於通訊隔離,BJB 採集板採用變壓器隔離的菊花鏈通訊,隔離電壓為 4300V。
特點 2、 採用冗餘設計
首先,這塊 BJB 採集板上有 2 顆 MC33772C,這兩顆 IC 的 ISP/ISN 同時接到了一個 SHUNT 上,可同時檢測 SHUNT 電流,作為電流冗餘檢測。
其次,每顆 MC33772C 都預留有一個 IO 作為溫度檢測接口,兩個溫度傳感器可以一起檢測 SHUNT 的溫度,作為溫度冗餘檢測。
然後,BMS 總線上的高壓點 B、C、D、E 可同時接到兩顆 MC33772C 的高壓檢測接口上,實現高壓冗餘檢測。
另外,在菊花鏈通訊的設計中,採用了迴環設計。在前一個節點菊花鏈斷開,無法通訊的情況下,還可以通過反向通訊,從另一邊的菊花鏈與 MC33772C 建立聯繫。
三、總結
基於 NXP MC33772 的 BJB 方案,充分考慮了 BJB 的應用場景中的高電壓、大電流的情況,採用完全隔離和冗餘設計。BJB 採集板在工業儲能和車載高壓 BMS 的應用中可以發揮非常大的作用。如果想了解更多,可以在下方評論區留言,或者發郵件給我們:atu.sh@wpi-group.com。
四、參考資料
如有更多需求,歡迎聯繫大聯大世平集團 ATU 部門:atu.sh@wpi-group.com 作者:五月小姐姐
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