求远电子ESS工商储方案设计解析-电子发烧友网

本文导读

光伏和风电等绿色能源对碳中和至关重要，但其不稳定性一直制约着其发展。锂电池储能技术的突破有效缓解了这一问题，推动了可再生能源的普及。储能技术，尤其是ESS工商储方案，通过精准的电池管理和能源优化，成为新型能源推广的关键。本文将为您解析ESS工商储方案设计。

根据能量储存方式，储能技术可分为物理储能、化学储能和电磁储能三类。其中，物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等；化学储能主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等；电磁储能则包括超级电容器储能和超导储能。

随着新能源技术的发展，锂电池储能已成为工商业储能及家庭储能领域的首选。然而，由于锂电池对充放电参数有严格要求，作为储能应用时必须配备电池管理系统（BMS），以严格控制其充放电过程，避免出现过充、过放、过热等情况。

求远电子针对ESS（Energy Storage System）工商业储能需求，推出了包括BMS方案和EMS方案在内的解决方案。其中，BMS方案基于NXP的MC33774锂电池管理芯片设计，支持中小型储能的二级架构和中大型储能的三级BMS架构。二级架构采用RT1061+n×MC33774控制，三级架构则基于RT1061+n1×LPC5506+n2×MC33774的架构。MC33774管理采用NXP的TPL3菊花链通信控制，BMU与BCMU之间通过CAN隔离通信，硬件电路设计兼容二级架构和三级架构的形式。EMS方案基于NXP的i.MX93 MPU作为主控，并预留了丰富的外设接口，通过CAN口可与下级BMS进行数据交互，方便用户测试开发。方案框图如图1所示。

图1

BMU-BCC板基于NXP的MC33774锂电池管理芯片设计，内置16位ADC，支持418串锂电池检测，8路模拟检测通过外扩可扩展至18路NTC检测，实现与电池数量1:1匹配，支持SPI/TPL菊花链通信。其主要参数如下：

支持418串连电池，单节锂电池采样精度±5mV;

支持外接18路NTC，采样精度±1°C;

被动均衡电流最大200mA;

TPL通信最大传输速率2Mbit/s;

支持菊花链级联，单串菊花链支持最大63个节点。

图2

BMU-BSC板基于NXP的LPC5506设计，通过菊花链网关MC33665芯片向下与BMU-BCC级联连接，向上通过CAN接口与BCMU通信上传电池包信息。板子预留有1路风扇接口、指示灯以及主动均衡控制接口。其主要参数如下：

1路隔离CAN接口，默认500Kbps；

4路TPL3接口，最大传输速率2Mbit/s；

支持最大两串菊花链路（首尾相连），单串菊花链支持最大63个节点；

1路干接点输出24V@2A；

板载8MB Flash存储。

图3

BCMU板用于管理电池簇，基于NXP的RT1061作为主控芯片，通过MC33665可直接与BMU-BCC连接实现二级架构。板子留有多路外设接口，可实现对上级或下级的通信控制，以及BJB部分电路（注：BJB部分支持连接不同的方案）。板上预留了多路输入输出信号控制，可用于开关、预充控制等。其主要参数如下：

4路TPL3接口，最大传输速率2Mbit/s；

3路CAN通信，默认波特率500Kbps；

2路RS485通信，默认波特率500Kbps；

2路百兆以太网接口；

3路信号输入、3路高边输出24V@3.6A、3路低边输出24V@5A、1路干接点24V@5A；

BJB电路，支持端电压、电流、绝缘检测、NTC采集接口；

1路Micro SD卡存储。