求远电子推出一种基于MP2796的ESS户储BMS方案-电子发烧友网

立功科技·求远电子推出的ESS户储BMS方案，基于MPS的MP2796电池管理芯片设计，支持7~16节电池管理，支持主动均衡和被动均衡。

因为当前锂电池单体的容量限制，为了满足家庭储能系统对容量和电压的需求，必须将多个锂电池单体串联形成电池组，以增加容量和提升电压。然而，由于锂电池生产工艺的差异，电池单体之间往往存在性能差异，这就要求通过电路设计实现电池组的管理。

此外，锂电池在使用过程中容易发生过充或过放现象，这就需要一个综合管理系统来对电池的电压、电流、温度等关键参数进行实时监测、处理及数据存储和报告。本解决方案旨在针对上述挑战提供专业的解决策略。

方案设计

该方案采用两片MP2796芯片作为电池采集模拟前端，每片MP2796支持7~16串电池组，可在18～75.2V的电压范围下工作。为满足不同串电池包的需要，方案支持按需增加或减少MP2796芯片级联，只需通过隔离SPI总线挂接在主控处理器上即可，方案采用的是HC32F460处理器，可以满足对通讯接口及其他控制的需求。

根据规范要求，每片MP2796会搭配模拟开关扩展NTC采集接口数，以保证NTC采集与电池数可以达到1:1。

针对不同储能市场的需求，我们的方案支持被动和主动两种电池均衡方式。被动均衡在4V电池电压下，最大电流可达121mA；主动均衡则提供boost和buck两种模式，分别支持最大3A和1.42A的均衡电流。

数据存储方面，方案内置了128Mbit Flash，使用FAT文件系统以文本的形式存储电池状态和配置信息，这样可以不需要专用的软件操作，方便日志读取和分析。

通信接口包括RS-485和CAN各一路，其中可利用RS-485通过MODBUS协议实现与上位机的交互，使用户能够实时监控电池信息并根据具体场景设定系统参数。

此外，方案还提供了六路隔离的I/O和一个继电器控制，以方便与其他系统或设备进行交互。

图1 功能框图

方案特点

数据采集和输入

兼容18V至75.2V（7~16节电池）的广泛电池组电压范围；

电压电流采样周期<100ms，电流误差<0.5%，电压误差<10mV；

支持温度采集探头与电池个数1比1；

电池均衡

支持被动均衡，电池4V的情况下，最大均衡电流121mA；

主动均衡支持boost和buck两种方式，均衡电流分别最高可达3A和1.42A；

对外控制和通信

支持RS-485和CAN各一路，接口速率最高可达到1M；

支持使用MODBUS协议进行通信，读取电池电压、温度信息、设置阈值；

支持六路隔离（2出4进）的I/O和一路继电器；

存储

板载128Mbit Flash可供存储数据；

保护功能

支持电池组的过压和欠压保护(UVP/OVP)检测与报警。

硬件设计

硬件采用分体设计，由主控通信接口板、前端AFE采集板、主动均衡板三种PCB板组成。可以根据需求进行组合，实现主动均衡和被动均衡两种方式。

1.主控通信接口板

主控通信接口板主要负责数据处理和外围芯片控制的任务。该板的核心是一个微控制单元（MCU），负责执行方案中几乎所有的数据处理和控制逻辑。除了基本的模拟前端（AFE）芯片控制接口，以及用于外部通信的RS-485和CAN接口外，该板还设计了六路光耦隔离的I/O接口和一路继电器控制，确保了方案的灵活性。

此外，还预留了直连MCU引脚的接口，该接口包含六路可用于普通I/O输入输出的引脚，这些引脚同样支持模拟信号的输入采集。这样的设计留出了充足的扩展空间，为后续的开发和使用提供了极大的便利。

图2主控通信接口板

2.前端AFE采集板

前端AFE采集板以MP2796芯片为核心，主要负责执行对电池的电压和温度等信息的采集任务，以及实现电池组的被动均衡。MP2796通过SPI总线与MCU通信。此外，它还配备了一个平衡开关的输出端。该输出端由主控通信接口板上的MCU控制MP2796芯片来实现控制，旨在为主动均衡板提供均衡控制信号，从而实现电池管理方案中的主动均衡功能。