一、概述
NXP 的 MC33774 是一款多節電池組監控晶片(BMS AFE 晶片),我們先看看它的特點:
- 電源電壓高達 94V。
- 可同時測量 4~18 串電池電壓。
- 單次採樣時間為 240uS,支持可編程的採樣平均數,提高採樣精度和效率。
- 電池電壓的檢測精度為8mV,總測量誤差(TME)小於 1.5mV(全溫度範圍),適用於大多數化學電池。
- 測量輸入範圍:-3V~+5V,任意通道支持 Busbar 連接,支持母線監控。
- 支持被動均衡,高達 300mA 的平均電池均衡和診斷功能,能夠自動奇/偶均衡。
- 支持 定時器、電壓、溫度、PWM 控制等多種均衡方式。
- 支持 SPI 或者隔離的菊花鏈通訊,SPI 速率是 4Mbps,菊花鏈速率是 2Mbps。
- 支持菊花鏈雙向通訊,菊花鏈的節點數最多可以連接 63 個節點。
- 功能安全採用冗餘架構,可以有效降低系統成本,增強了鋰離子電池組的安全性。
基於 MC33774 的高串數和多節點級聯等的特點,MC33774 非常適合應用在高電壓的儲能系統(ESS)中。下面就舉一個例子來說明 MC33774 在 ESS 系統中的應用。
二、一個基於 MC33774 的 ESS 方案
NXP 針對 1500V ESS 的方案如下框圖所示。
圖 1 . 1500V ESS 框圖
這個方案的 Pack 總電壓為 1500V,電流為 500A,帶預充電控制。系統包含 3 個部分:
- 框圖右邊的模擬前端 CMU 板,用於採集電池的電壓、溫度和壓力。一塊 CMU 板帶 3 顆 MC33774,3 顆 MC33774 之間是電容隔離的菊花鏈通訊,每塊 CMU 之間是變壓器隔離的菊花鏈通訊。
圖 2 . WPI 的 CMU 板(MC33774)
- 框圖左下邊的模擬前端 BJB 板,用於採集總線電流以及其它高壓開關電壓量。一塊 BJB 板帶 2 顆 MC33772C,採用冗餘架構。BJB 板也是採用變壓器隔離的菊花鏈通訊。
圖 3 . WPI 的 BJB 板(MC33772)
- 框圖左上邊是 BMU 板,作用是收集並處理 CMU 板和 BJB 板的信息,並把信息上報給 VCU。BMU 板的主控採用 S32K358,通過 MC33665A 這個菊花鏈橋接晶片與 CMU 和 BJB 通訊,與VCU 通過 CAN 或者 MODBUS(RS485 或者 Ethernet) 通訊。
三、NXP 在 ESS 應用中的軟體支持
ESS 方案能夠滿足功能安全 IEC 61508 SIL-2 和 IEC 60730 Class B 的需求。它的軟體不僅包含基礎的底層驅動,而且包含各種安全文件。集成的例程代碼包含如下特點:
- 採用 FreeRTOS 實時操作系統;
- 適用於 IEC 61508 的質量/安全代碼包;
- 底層驅動以及SL/SAF驅動(開發版本);
- 電壓、溫度、電流、壓力等參數測量;
- 均衡控制;
- 與 AFE 之間的隔離通訊驅動;
- 接觸器/開關盒的控制;
- 互鎖檢查;
- CAN FD / MODBUS 驅動;
- 簡單的安全管理;
四、總結
基於 NXP 的 MC33774 在高電壓儲能系統的完整軟體和硬體方案,可以幫助儲能應用的客戶在方案設計的初期能夠很快上手,減少系統開發的難度,縮短系統開發時間,是一個非常好的選擇。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。
五、參考資料
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五月小姐姐
1 個月前