德州儀器-打造更高安全性、高可靠性、高效的儲能系統共筑可持續發展未來.pdf

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1、打造更高安全性、高可靠性、高效的打造更高安全性、高可靠性、高效的儲能系統，共筑可持續發展未來儲能系統，共筑可持續發展未來2024 年年 7 月月 9 日日檀瑞安Ryan Tan德州儀器(TI)系統經理慕尼黑上海電子展議程議程 電池儲能系統(BESS)概述 儲能BMS 架構 儲能BMS系統解決方案慕尼黑上海電子展儲能系統儲能系統(ESS)概述概述GESS(1MWh)并網光伏/風力發電站、輸電和配電設備-800V 至 1500V 串聯堆疊電池-典型配置：每個電芯280Ah/314Ah/500+Ah，每個電池簇/柜1500V（416 節串聯）電壓-有功功率控制和無功補償C&I ESS(50kWh-1

2、MWh)商業設施、辦公大樓、工廠、微電網-500V 至 1500V 電池包電壓-與光伏設備搭配，以構建工業園區能源系統-容量一般處于GESS 和RESS 之間RESS(1kWh-30kWh)家用-48V 或 800V 以下-家用儲能系統+屋頂光伏板，用于自發自用/負載削峰填谷電網電網儲能儲能(GESS)工商業儲能工商業儲能(C&I ESS)家庭儲能家庭儲能(RESS)電表電表ACDCACDCACDC慕尼黑上海電子展COMM/CAN COMM/CANBAT+RACK+RACK-BAT-Negative RelayBMUCell BalancingPack info StorageCell Vol

3、tage,Temp monitorBMUCell BalancingPack info StorageCell Voltage,Temp monitorCOMMMCUBAT voltage monitorCurrent monitorInsulation resistance monitorPACK voltage monitorCOMM/CANBCUPositive Relay24VISO-RS-485 InterfaceISO-CAN InterfaceEthernet PHYMCU(SOC cal&system control)WTD&RTCDC-DCISO DC-DCISO-CAN I

4、nterfaceRS-485EthernetCANHigh side Relay driverLow side relay driverPositive and Negative Relay coreESS BMS 架構架構HV BMS提高電池數據的準確性1500V 系統 15.2mm 隔離距離提高電芯容量 主動電芯/電池包均衡穩健且靈活的通信COMMBAT+PACK+PACK-BAT-BAT+Cell BalancingPack info StorageCell Voltage,Temp monitorCOMMMCUBAT voltage monitorCurrent monitorPACK

5、 voltage monitorRS-485EthernetCANISO-RS-485 InterfaceISO-CAN InterfaceEthernet PHYMCU(SOC cal&system control)WTD&RTCDC-DCISO DC-DCMOS/relay DriverLV BMS提高電池數據的準確性電池包PACK級別優化器尺寸和重量限制電芯/BMS 方面的成本優化慕尼黑上海電子展工具和資源工具和資源高壓家庭儲能系統電網儲能和工商業儲能系統目標應用目標應用特性特性電芯電壓和溫度檢測精度：電芯電壓和溫度檢測精度：25C 時為-2.2mV 至 1.5mV；-20C 至 65C

6、 時為-3mV 至 2.4mV-25C 至 65C 時為 1C；-40C 至 125C 時為 2C；電池簇電池簇電壓和電壓和簇簇電流檢測精度高：電流檢測精度高：25C 時電池簇電壓誤差為 0.5%25C 且 10A 時電池簇電流誤差為 0.1%支持高達支持高達 1500V 的系統和電池包的系統和電池包/模塊之間的菊花鏈通信。模塊之間的菊花鏈通信。設計有電芯電壓、溫度、設計有電芯電壓、溫度、簇簇電流和電壓測量和保護的冗余診斷功能。電流和電壓測量和保護的冗余診斷功能。將溫度測量通道擴展為與電芯數相同。將溫度測量通道擴展為與電芯數相同。EMC：ESD、EFT、Surge UL 1973 優勢優勢準確

7、的電池電芯電壓和溫度信息安全且有效的電芯均衡準確的電池簇高壓、電流信息符合ASIL-D的電池管理AFE和UIR以及安全MCU 實現包括絕緣監測在內的全套強大保護支持 CAN/RS485/100Mbps 以太網/菊花鏈的全面隔離通信接口一塊電路板適用于多個平臺的電池儲能系統 TIDA-010271、TIDA-010253 和工具文件和工具文件夾 設計文件：文件：原理圖、BOM、Gerber 器件數據表：器件數據表：BQ79616、BQ79731、BQ79600、TPSI2140、AM2631、AMC3330、SN6507、TCAN1042、THVD1439、TPS4H160、HDC3120、TM

8、UX1574、TMUX1308適用于高達適用于高達1500V 電池儲能系統的可堆疊電池儲能系統的可堆疊BMS 參考設計參考設計TIDA-010271、TIDA-010253HMUTIDA-010272COMM/CANCOMM/CANBAT+RACK+RACK-BAT-COMMPositive RelayBCUTIDA-010253RS-485EthernetCANBMUTIDA-010271BMUTIDA-010271 慕尼黑上海電子展TIDA-010271|電池監測單元電池監測單元(BMU)CBBJTsBQ79616_A2TPS22810Humidity SensorBATCVDDGPIO3

9、GPIO4GPIO5GPIO6GPIO7TMUX1574SASBGPIO8CBBJTsBQ79616_A1TPS22810TMUX1308TMUX1308BATCVDDGPIO3GPIO5GPIO6GPIO7EEPROMTMUX1574SASBNTC15NTC14NTC1NTC0TSREF_A1COMHCOMLCOMHCOMLISO7742OptoTXRXTMUX1102MCUGPIO4GPIO1GPIO2GPIO1GPIO2T1 T2 T3T4T5TMUX1308TMUX1308EEPROMA2_GNDNTC31NTC30NTC17NTC16TSREF_A2Cell32Cell31Cell1

10、8Cell17BAT+Cell16Cell15Cell2Cell1BAT-Optional Host InterfaceA1_GNDGNDGNDTIDA-010253BQ79616：16 節串聯電池監測節串聯電池監測 電芯電壓精度(2VVcell14.5mm 爬電/電氣間隙距離慕尼黑上海電子展TIDA-010253|電池控制單元電池控制單元(BCU)5VULN2803CAM2634TPS62913RPURTPS62913RPURPHYDP83826ELMR51440GPIOBQ79600BQ79600TPS4H160BSPI0SPI1GPIO/CSTPS7A1601TPS7B8133RY_GN

11、DLV_24V5V3.3VRY_24VAC-DC ModuleTMDCNCD263ISO1042ISO1042ISO1410ISO1042UCC12050UCC12050UCC12050SN6505B3.3VWakeupGPIO/VOLBQ32002HDC3020ULN2803CGPIO/VOLI2C1TPS3823-335VRESET/WI5VIsolated HVADC or CSADCTPS76350LM74701-Q1TIDA-010271TIDA-010272SPI2ISO1042+UCC12050 支持與 PCS/BCU 進行 3 通道 隔離CAN 通信BQ79600Q1 專為功能

12、安全應用開發 單IC支持菊花鏈環形架構TPS4H160Q1 具有豐富診斷功能的四通道 160m 智能高側開關 高精度電流檢測：AM2634 子卡子卡 Arm Cortex-R5F MCU，每個內核運行速度高達 400MHz 2MB RAM 4*CAN；4*I2C；5*SPI；以太網、EtherCAT慕尼黑上海電子展具有堆疊式電池監測器的高側具有堆疊式電池監測器的高側N-MOSFET 控制控制(高達高達32 節串聯節串聯)電池包參考設計電池包參考設計家庭儲能系統工商業儲能系統和電網儲能系統目標應用目標應用特性特性電芯電壓和電池包電流檢測精度：電芯電壓和電池包電流檢測精度：25C 時為 2mV；0

13、C 至 40C 時為 3mV；-40C 至 85C 時為 5mV(2VVcell3.7V)25C 且 10A 時誤差為 0.5%?？煽壳铱删幊痰碾姵仉娦颈Ｗo可靠且可編程的電池電芯保護，其中包括：COV、CUV、兩級OCD、OCC、SCD、OT、UT 和 OW。低低系統系統功耗功耗典型值：待機 300A 和運輸模式 10A。頂部電池組組與底部電池組之間的電流差：10A典型值。通過150V PACK側高耐電壓測試。支持隔離 CAN 堆疊式架構，最高達到 1500V。強大的驅動能力支持高側充放電N-MOSFET（8 對背靠背N-MOSFET）優勢優勢堆疊式 AFE 解決方案，可支持高達 32 節串聯

14、電池應用。準確的電池電壓、電流和溫度信息。全套強大保護和高側 N-MOSFET 架構確保安全。電流消耗低，組電流差小，可延長電池運行時間。全面溫度檢測可提高電池熱管理可靠性。MSPM0G3507+BQ76972 軟硬件系統參考設計。工具和資源工具和資源電路板圖片電路板圖片 工具文件工具文件夾 設計文件：文件：原理圖、BOM、Gerber 器件數據表：器件數據表：BQ76972、MSPM0G3507、ISO1640、LM5168、TMP61、TMUX131、ISO6731、ISO1410 和ISO1042。慕尼黑上海電子展具有堆疊式電池監測器的高側具有堆疊式電池監測器的高側N-MOSFET 控制

15、控制(高達高達32 節串聯節串聯)電池包參考設計電池包參考設計BQ76972：3-16 節串聯電芯的電池監測節串聯電芯的電池監測 電芯電壓精度(2VVcell3.7V)：o25C 時為 2mV；0C 至 40C 時為 3mV；-40C 至85C 時為 5mV 支持 I2C 編址，集成一次性可編程(OTP)存儲器 廣泛的保護功能，包括電壓、溫度、電流和內部診斷8 對充電對充電/放電放電 MOSFET 支持大于 100A 的恒定電流 10s MOSFET 導通/關斷時間ISO1640+UCC33420 成本優化型隔離解決方案 符合 CISPR32 B 級輻射標準MSPM0G3507 80MHz A

16、rm Cortex-M0+CPU 128kB Flash和 32kB SRAM CAN-FD，2*I2C，2*SPI 0.3m 分流器分流器 25C 且 10A 時誤差為 0.5%LM5168 120V 最大輸入 PFM/FPWM 降壓變換器 3A 關斷靜態電流ISO1042+ISO1410 隔離式通信實現 BMU 可堆疊 優化 CAN 編址解決方案MSPM0G3507UCC33420UCC33420UCC33420慕尼黑上海電子展11BQ79616-Q1BQ79718-Q1BQ7697251.2V*4/851.2V*4/851.2V*216S 400S+18S 400S+16S/70V是是否

17、3mV 最小值/最大值-40C 至 125C2.6mV 最小值/最大值-40C 至 125C4.5mV 最小值/最大值-40C 至 85C240mA300mA50mA最多8個最多12個最多9個否否是否否是ASIL-D、AEC-Q100ASIL-D、AEC-Q100JEDEC關機睡眠關機睡眠關機，深度睡眠，睡眠菊花鏈；UART 和 SPI菊花鏈；UART 和 SPISPI；I2C64 引腳 TQFP64 引腳 TQFP48 引腳 TQFP電壓精度安全認證串聯電芯數是否支持菊花鏈是否集成電流采樣器件料號是否集成開關驅動低功耗模式通信接口封裝電池包電壓內置均衡電流NTC/PTC 傳感器通道TI ESS-BMS 產品系列產品系列慕尼黑上海電子展12攜手創新科技，共赴美好未來攜手創新科技，共赴美好未來期待您蒞臨 TI 展臺 E4 4306 慕尼黑上海電子展慕尼黑上海電子展