鋰離子和其他電池化學(xué)品不僅是汽車界的關(guān)鍵元素,而且主要用于儲(chǔ)能系統(tǒng)。例如,千兆工廠每天可以從可再生發(fā)電中提取數(shù)兆瓦特小時(shí)的能源。我們?nèi)绾谓忉尦^24小時(shí)的能源網(wǎng)所承受的各種負(fù)擔(dān)?這可以通過使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。本文討論了電池管理控制器解決方案及其在EPS開發(fā)和部署中的有效性。

離子電池挑戰(zhàn)

需要一個(gè)電池管理系統(tǒng)來使用?離子CELL。由于鋰離子電池可能是危險(xiǎn)的,所以該電池是不可或缺的。如果充電過量,他們可以經(jīng)歷熱失控和爆炸。如果過度釋放,CELL內(nèi)就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而永久性地影響其容納電荷的能力。這兩起案件都涉及以危險(xiǎn)和昂貴的方式丟失電池。此外,由于鋰離子電池通常被堆疊而形成電池組,所以需要一個(gè)電池組。充電堆疊的電池通常是通過應(yīng)用與堆棧平行的恒流源進(jìn)行的。然而,這也帶來了平衡的挑戰(zhàn),即保持所有CELL處于同一充電狀態(tài)的行為。我們怎樣才能在電池堆中的任何一個(gè)電池不充電或過度放電的情況下完全充電或釋放所有電池?平衡是一個(gè)好的房舍管理處的許多重要好處之一。房舍管理處的主要職能包括:

· 監(jiān)測電池電壓、電池溫度和進(jìn)出口電流等參數(shù)

· 用庫侖計(jì)數(shù)器測量上述參數(shù)以及安培秒內(nèi)的電荷和放電電流來計(jì)算電感。

· CELL平衡(被動(dòng)),以確保所有CELL處于同一狀態(tài)

BMS解決方案

模擬設(shè)備公司房舍管理處設(shè)備有一個(gè)廣泛的家庭。例如Adbms1818,最適合?工業(yè)的的應(yīng)用,可以測量電池堆的18個(gè)電池.需要一個(gè)單片機(jī)(單片機(jī))來操作任何的AdbmsIC。單片機(jī)與該系統(tǒng)進(jìn)行通信,接收測量數(shù)據(jù),并進(jìn)行計(jì)算以確定該系統(tǒng)和其他參數(shù)。雖然大多數(shù)單片機(jī)都可以與bms進(jìn)行通信,但并非所有的都是合適的。具有廣泛的處理能力的單片機(jī)是可取的。特別是當(dāng)需要一個(gè)大的電池棧時(shí)(一些堆?？梢赃_(dá)到1500V,由多達(dá)32個(gè)Adbms18個(gè)S連接在一個(gè)雛菊鏈中),該系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)可能很大。在這種情況下,在處理結(jié)果時(shí),單片機(jī)必須有足夠大的帶寬來與系統(tǒng)中不同的管理系統(tǒng)綜合控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。作為房舍管理處平臺(tái)解決方案的一部分,?MAX32626MKU有兩個(gè)供應(yīng)來源,通過一個(gè)電力路徑控制器進(jìn)行管理。電力路徑控制器優(yōu)先基于機(jī)上電源需求(連接外圍設(shè)備和處理負(fù)載等)供應(yīng)源。)。

大多數(shù)的ADI監(jiān)控集成電路采用可堆疊的高電壓系統(tǒng)架構(gòu),這意味著多個(gè)模擬前端(AFES)可以連接在一個(gè)雛菊鏈中。因此,被稱為能量存儲(chǔ)控制器單元的房舍管理處控制器板的主要特點(diǎn)之一是,它同時(shí)與多個(gè)AFES工作。

展示了典型的bms框圖,其中的ces用藍(lán)色突出顯示。雖然該系統(tǒng)沒有為功能安全應(yīng)用程序進(jìn)行優(yōu)化,但用戶可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路和/或冗余,以達(dá)到某些安全完整性水平要求。

BMS控制器板硬件和軟件

硬件信息

Adi的ESTS接口與各種各樣的CBM設(shè)備(AFE,氣體表,伊斯斯皮收發(fā)器)。房舍管理處控制器委員會(huì)硬件和組件的重點(diǎn)是:

· 板上單片機(jī):ARM皮層M4MAX32626適用于儲(chǔ)能應(yīng)用。它在低功率下運(yùn)行,并且在速度上優(yōu)于其他系統(tǒng),因?yàn)樗幸粋€(gè)在96兆赫頻率下運(yùn)行的內(nèi)部振蕩器。在低功率模式下,它可以運(yùn)行的速度低到4兆赫,以節(jié)省電源。它具有極好的電源管理功能,如600na低功率模式電流和啟用實(shí)時(shí)時(shí)鐘。MAX32626還容納了各種各樣的外圍設(shè)備,包括SPI、UART、I。 2 C,1線接口,USB2.0,壓水機(jī),10位ADC等。該單片機(jī)中加入了具有先進(jìn)安全功能的信任保護(hù)單元。

· 接口:擁有多個(gè)接口:

· IIC

· 在高壓屏障上進(jìn)行穩(wěn)健和安全的信息傳輸

· 為板子供電并閃光單片機(jī)

· 用于單片機(jī)編程和調(diào)試的JTAG

· 連接器(能夠更靈活地添加兼容板,如以太網(wǎng)屏蔽、傳感器屏蔽板,甚至是原屏蔽)

· 等離子收發(fā)器:2×?LTC6820 在雛菊鏈上使用單個(gè)雛菊鏈來實(shí)現(xiàn)與管理系統(tǒng)綜合控制系統(tǒng)的同向通信?轉(zhuǎn)換器 .這就確保了該板完全與連接到大電壓電池堆棧上的吧。雙等離子收發(fā)器的存在提供了冗余和可逆的孤立通信,主機(jī)單片機(jī)交換通信端口以監(jiān)測信號(hào)的完整性(該板的未來發(fā)展將包括?Adbms6822 [雙等離子收發(fā)收發(fā)機(jī)],用于提高數(shù)據(jù)速率和支持最新的國際建筑設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)房舍管理處綜合控制系統(tǒng)中的低功率電池監(jiān)測功能)。

· 電力管理:

· 電源可以由直流插孔或USB通過USB2.0接口連接到PC機(jī)(可用USB-C連接器)。

· 一種優(yōu)先級電路,使用?LTC4415 ,管理及選擇供應(yīng)來源。它根據(jù)控制器和外圍設(shè)備的負(fù)載來選擇直流插孔或USB-C輸入。例如,如果一個(gè)阿杜伊諾屏蔽是連接和運(yùn)行的,板的功率消耗將增加超過UBC-C所能提供的。LTC4415的理想配置或架構(gòu)將隨后切換到選擇直流插孔作為供應(yīng)源。

· 電力鏈提供不同的電壓軌(3.3V,2.5V和5V),這些可以通過跳線器配置。

· 安全和保護(hù):MAX32626控制機(jī)上孤立的閘門司機(jī),?ADuM4120 ,驅(qū)動(dòng)一個(gè)連接到外部接觸器(例如電池板上的)的NFET。這具有保護(hù)功能,因?yàn)閱纹瑱C(jī)將通過Adm4120開關(guān)MOSFET開關(guān)打開接觸器,并在緊急或故障情況下斷開電池。

軟件信息

在軟件上,ADI提供了一個(gè)完整的解決方案,其中包括一個(gè)開放源代碼的圖形用戶界面(圖形用戶界面),可以用來與控制板進(jìn)行通信。圖形界面支持多達(dá)3個(gè)連接到雛菊鏈的Adbms設(shè)備。

通過易于擴(kuò)展的定義明確的開源通信協(xié)議,用戶界面與單片機(jī)進(jìn)行通信。協(xié)議定義了通過串口發(fā)送到單片機(jī)的消息。這些消息是環(huán)路重復(fù)檢查-保護(hù),以啟用錯(cuò)誤檢測。這些消息允許用戶有序地連接和斷開單片機(jī),設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),執(zhí)行測量,啟用和檢查故障,并為Adbms部分編寫任何必要的命令。在單片機(jī)中的應(yīng)用程序代碼使用自由的RTOS線程來執(zhí)行并行操作。這是有用的,因?yàn)闇y量線程可以與故障檢查線程并行運(yùn)行,從而可以實(shí)現(xiàn)故障間隔時(shí)間。

提供了一個(gè)軟件接口,該接口與管理事務(wù)處控制器板一起編寫,并以比頓編寫。主要用戶部分如下:

· 系統(tǒng)選項(xiàng)卡:這是應(yīng)用程序的主登陸頁面。它允許用戶建立串行PC通信,選擇連接的AFE板的數(shù)目,并確定測量間隔和閾值用于過電壓和過電壓檢查。點(diǎn)擊連接后,用戶準(zhǔn)備開始測量.如果兩個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)燈都變成綠色,則根據(jù)用戶輸入的板數(shù)顯示測量選項(xiàng)卡。

· BMS選項(xiàng)卡(s)顯示了由ECE處理到每個(gè)連接的AFE的測量結(jié)果。該選項(xiàng)卡(S)包含單元格和gpio電壓,狀態(tài)和故障讀數(shù)由AFE板。電池電壓測量也是圖形化的表示和繪制的實(shí)時(shí)。

· 參考選項(xiàng)卡:圖形界面包括一個(gè)引用選項(xiàng)卡,它代表了一個(gè)高層次的棋盤和圖表。

設(shè)計(jì)圖和格伯文件以及評估固件、圖形界面和用戶指南都是開放源代碼,由農(nóng)業(yè)發(fā)展署提供。

在快速發(fā)展的能源市場中,對貝絲的需求迫在眉睫。迫切需要一個(gè)可以部署的完整解決方案。還需要支持,以加快市場時(shí)間,而不是增加未知的延遲。阿迪準(zhǔn)備用它的斯庫來充分滿足這一需求。該董事會(huì)提供了BCES所需的關(guān)鍵功能,并為進(jìn)一步發(fā)展提供了靈活性的完整基礎(chǔ)。

使用可持續(xù)發(fā)展倡議的房舍管理處控制器解決方案,用戶將能夠:

· 同時(shí)評估多個(gè)AFES,因?yàn)樵摻鉀Q方案針對可堆疊和可伸縮架構(gòu)。不需要額外的等離子收發(fā)板。

· 通過機(jī)載JTAG、狀態(tài)LED和各種連接器和接口,無縫地調(diào)試吧。

· 利用開源硬件和軟件,減少進(jìn)入市場的時(shí)間。