ZHCUCN9 December   2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 多路复用器网络和开关策略
      2. 2.2.2 电芯均衡
      3. 2.2.3 堆叠式 AFE 通信
      4. 2.2.4 MCU 和 CAN 接口
    3. 2.3 主要产品
      1. 2.3.1 BQ78706
      2. 2.3.2 TMUX1308
      3. 2.3.3 TCAN1044-Q1
      4. 2.3.4 MSPM0G3519
      5. 2.3.5 LMR51406
      6. 2.3.6 ISO7731
      7. 2.3.7 UCC33420
      8. 2.3.8 UCC33421
      9. 2.3.9 TMP61
  9. 3硬件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
    2. 3.2 测试设置
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 菊花链
      2. 3.3.2 电芯电压精度
      3. 3.3.3 使用 TMP61 进行温度检测
      4. 3.3.4 温度检测时序
      5. 3.3.5 电芯均衡和热性能
      6. 3.3.6 电流消耗
  10. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 BOM
    2. 4.2 工具与软件
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  11. 5作者简介

2 系统概述

该设计使用四个 BQ78706 器件来监测每个电芯的电压、监测 52 芯电池包的温度，以及保护电池包免受电芯过压、电芯欠压和过热等所有异常情况的影响。在图 2-1 中，顶部 BQ78706 器件是 BQ78706#4，而底部 BQ78706 器件是 BQ78706#1。正向菊花链通信方向是从 BQ78706#1 器件到 BQ78706#2 器件。

每个 BQ78706 都有 11 个用于温度检测的 GPIO 引脚和 14 个用于电压检测的 VC 引脚。要在 GPIO 引脚较少的情况下监测所有 VC 通道的温度，需要使用两个 TMUX1308 多路复用器。这些多路复用器将一个 BQ78706 的温度检测能力从 11 个通道扩展到 20 个通道，包括 14 个与多路复用相关的热敏电阻、2 个恒定电阻和 6 个独立热敏电阻。

要对 TMUX1308 运行诊断以防止多路复用器进入失效模式，将每个 TMUX1308 的一个通道连接到恒定电阻器。这个恒定电阻器超出了热敏电阻范围，可进行合理性检查。该诊断方法可以显示多路复用器是卡在特定通道上，还是报告与错误通道对应的电压。

BQ78706 上的 AVDD 引脚用于为 TMUX1308 供电。由于可通过将 RX 短接至 AVDD 来将 AVDD 配置为关断状态，因此可以实现低关断电流，并且不会对外部多路复用器件产生漏电流。当唤醒 BQ78706 时，AVDD 为所有外部负载提供 20mA 容量，这对于多路复用器或其他器件已足够。

内部被动电芯均衡电阻可支持每个通道高达 100mA 的均衡电流。可以使用奇数和偶数电芯均衡来实现平均 50mA 均衡电流。

为了隔离通信，该设计使用两个电容器来实现两个 BQ78706 之间的菊花链通信，并在 BMU 或 BCU 之间的菊花链通信中使用两个 1500V 增强型变压器。这个菊花链通信支持环形通信结构，可以减小菊花链通信引起的间隙电流。

除了菊花链外，此电路板中还设计了 CAN 接口和 MCU。MCU MSPM0G3519 用于从四个 BQ78706 器件收集数据并将数据传输至 CAN 总线。BQ78706 支持通过通用异步接收器/发送器 (UART) 接口或串行外设接口 (SPI) 连接至 MCU。此设计使用 UART。两级增强型隔离用于实现 UL1973 和 IEC 62477 所要求的 1500V 绝缘标准爬电距离。增强型隔离式电源模块为 UCC33421，数字隔离器为 ISO7731，用于在 BQ78706 和 MSPM0G3519 之间转换 RX、TX 和 FAULT 信号。为了提高 CAN 接口通信的稳定性，使用 ISO6721 和 UCC33420 实现功能绝缘。

电源轨使用 LM51406 从最大 36VDC 转换为稳定的 5VDC，然后将 5V 电压输入到隔离式电源模块。