ZHCUAO7A December 2022 – December 2024
根据正常模式和运输模式下低电流消耗和良好热性能的要求,此设计为高压和低压 ESS 使用两种辅助电源策略。图 2-4 所示为适用于低压 ESS 的策略。
由于系统在正常模式工作时,需要数百毫安的电流来与系统侧进行正常的 CAN 或 RS-485 通信,因此低电压 ESS 电源策略采用 120V 输入、0.3A、超低 IQ 同步直流/直流降压转换器 LM5168P 和低 IQ 0.3A LDO TPS7A25 作为主电源,与仅使用 LDO 相比,这样可提高系统效率和热性能。由于 32 节串联电池包电压可能超过 120V,因此在直流/直流转换器之前添加了一个分立式降压电路。
当系统遇到严重的电芯欠压情况且必须进入运输模式时,MCU 将两个 BQ76972 器件配置为通过 I2C 命令或 RST_SHUT 引脚进入关断模式,并通过 EN 引脚关闭 LM5168P 输出,从而将系统配置为非常低的电流消耗模式。此设计支持充电器连接唤醒功能和系统自带的唤醒功能。这两种方法均可唤醒底部 BQ76972 器件并启用正常的 3.3V 稳压器 REG1,然后 MCU 会通电并通过 EN 引脚启用 LM5168P。
为了覆盖 32 节串联电池系统,使用了两个堆叠的 BQ76972 器件来监测电芯电压和温度。避免两个堆叠组之间出现不平衡对于延长电池寿命而言非常重要。尽管电芯均衡有助于使所有电池电芯的电压相同,但最好避免两组之间的负载差异过大。在此设计中,隔离式 I2C 接口 ISO1640 用于实现 MCU 和顶部 BQ76972 器件之间的通信。ISO1640 的 VCC1 和 VCC2 之间的低电源电流差会使系统受益。
对于低压 ESS,该设计使用成本优化型基本隔离式电源模块 UCC33410 为 ISO1640 供电,以避免两个堆叠组之间的不平衡。图 2-5 展示了高压 ESS 的电源轨。
不同于低压 ESS,该设计通常有一个外部前置稳压器来将电网电压转换为 24V 直流电压,从而为所有子系统供电。此外,出于安全考虑,隔离设计比低压 ESS 更严格。该设计考虑了 8mm 爬电增强型隔离设计,使该设计可用于高达 1500V 的系统,并且具有适当的保护性接地。