基於 NXP LPC5516 + MC33665 + MC33774 的菊花鏈 HVBMS 方案

        在 ESS 儲能系統中，HVBMS 一般會採用兩級或三級架構，從而實現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於 LPC5516 + MC33665 + MC33774 菊花鏈 HVBMS 方案，涵蓋了 BMU、BJB、CMU，構建 HVBMS 兩級菊花鏈架構。可廣泛運用於工商業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 菊花鏈通信協議）進行通信，支持單鏈或迴環模式。

       LPC5516 + MC33665 + MC33774 菊花鏈 HVBMS 方案是基於菊花鏈通信方式，其中包含 BMU + BJB 和 CMU 兩個層級。BMU 即為電池管理單元，它主要負責數據處理判斷和信息交互。CMU 即為電池監測單元。BJB 則是用來負責總電流檢測、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。同時，BMU 還負責與其他系統進行信息交互，如控制系統、充電系統等，實現電池的智能化管理。利用多個 CMU 可構建 400V ~ 1500V 的高壓系統。

 BMU 板介紹

        BMU 板是基於 NXP LPC5516 和 MC33665 設計，MCU 是 LPC5516 系列晶片，Cortex-M33 內核，具有 96KB SRAM 和 256KB Flash，MC33665A Gateway 可實現 SPI與 TPL 通信協議轉換。同時板上搭載 CAN 收發器、RS-485 收發器、高邊驅動器、壓力傳感器等外設，提供板間通信、高邊驅動能力和壓力檢測。

        BMU 板的基本參數如下：

• 1 路 CAN 接口，默認 500Kbps
• 支持 TPL2、TPL3 菊花鏈通信協議
• 4 路 TPL 接口，最大傳輸速率 2Mbit/s
• 支持 2 個菊花鏈迴環，單個菊花鏈迴環支持最大 63 個節點
• DC/DC 24V輸入，輸出電流可達 2A
• 8 路高邊輸出 24V@1.8A

CMU 板介紹

        CMU 板是基於NXP MC33774 設計，MC33774 是一款電池監測和保護晶片，具體型號為 MC33774ATP1AE，支持監測 4 ~ 18 串電池，最大供電電壓可達 90V，通過 ADC 監測電池電壓和溫度，測量範圍為 -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 板的基本參數如下：

• 單顆 MC33774 可支持 4~18 串電池監測，單板設計使用 3 顆 MC33774，最高可監測 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 ±0.8mV，考慮 PCB 差異誤差可在 ±2mV 範圍內
• 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 主設備接口，可以控制片外 EEPROM 等從設備
• 深度睡眠單晶片功耗在 15μA 水平，單板在深度睡眠模式下功耗可控制在 100μA 以內

BJB 板介紹

       BJB 板是基於兩顆 NXP MC33772 設計，MC33772 是一款 BJB 晶片，具體型號為 MC33772CTC1AE，單板支持 7 路高壓檢測，當電壓大於 ≥ 500V 時，精度達到 ±1%，當精度 < 500V 時，精度達到 ±5%。支持冗餘電流檢測，當電流 < 200A，精度達到 2%，當電流 ≥ 200A，精度達到 1%。支持 1 路絕緣檢測採集電阻、2 路溫度檢測、6 路 IO 驅動光耦繼電器、2 路溫度檢測功能。

 

        BMU 通過 J-Link 可實現與 PC 上位機 -- FreeMaster 相連，FreeMaster 可以顯示當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、狀態信息等，也可以生成動態充放電曲線，可方便客戶快速進行評估測試。