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光伏和風電等綠色能源對碳中和至關重要，但其不穩定性一直制約著其發展。鋰電池儲能技術的突破有效緩解了這一問題，推動了可再生能源的普及。儲能技術，尤其是ESS工商儲方案，通過精準的電池管理和能源優化，成為新型能源推廣的關鍵。本文將為您解析ESS工商儲方案設計。

根據能量儲存方式，儲能技術可分為物理儲能、化學儲能和電磁儲能三類。其中，物理儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等；化學儲能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等；電磁儲能則包括超級電容器儲能和超導儲能。

隨著新能源技術的發展，鋰電池儲能已成為工商業儲能及家庭儲能領域的首選。然而，由于鋰電池對充放電參數有嚴格要求，作為儲能應用時必須配備電池管理系統（BMS），以嚴格控制其充放電過程，避免出現過充、過放、過熱等情況。

求遠電子針對ESS（Energy Storage System）工商業儲能需求，推出了包括BMS方案和EMS方案在內的解決方案。其中，BMS方案基于NXP的MC33774鋰電池管理芯片設計，支持中小型儲能的二級架構和中大型儲能的三級BMS架構。二級架構采用RT1061+n×MC33774控制，三級架構則基于RT1061+n1×LPC5506+n2×MC33774的架構。MC33774管理采用NXP的TPL3菊花鏈通信控制，BMU與BCMU之間通過CAN隔離通信，硬件電路設計兼容二級架構和三級架構的形式。EMS方案基于NXP的i.MX93 MPU作為主控，并預留了豐富的外設接口，通過CAN口可與下級BMS進行數據交互，方便用戶測試開發。方案框圖如圖1所示。

圖1

BMU-BCC板基于NXP的MC33774鋰電池管理芯片設計，內置16位ADC，支持418串鋰電池檢測，8路模擬檢測通過外擴可擴展至18路NTC檢測，實現與電池數量1:1匹配，支持SPI/TPL菊花鏈通信。其主要參數如下：

支持418串連電池，單節鋰電池采樣精度±5mV;

支持外接18路NTC，采樣精度±1°C;

被動均衡電流最大200mA;

TPL通信最大傳輸速率2Mbit/s;

支持菊花鏈級聯，單串菊花鏈支持最大63個節點。

圖2

BMU-BSC板基于NXP的LPC5506設計，通過菊花鏈網關MC33665芯片向下與BMU-BCC級聯連接，向上通過CAN接口與BCMU通信上傳電池包信息。板子預留有1路風扇接口、指示燈以及主動均衡控制接口。其主要參數如下：

1路隔離CAN接口，默認500Kbps；

4路TPL3接口，最大傳輸速率2Mbit/s；

支持最大兩串菊花鏈路（首尾相連），單串菊花鏈支持最大63個節點；

1路干接點輸出24V@2A；

板載8MB Flash存儲。

圖3

BCMU板用于管理電池簇，基于NXP的RT1061作為主控芯片，通過MC33665可直接與BMU-BCC連接實現二級架構。板子留有多路外設接口，可實現對上級或下級的通信控制，以及BJB部分電路（注：BJB部分支持連接不同的方案）。板上預留了多路輸入輸出信號控制，可用于開關、預充控制等。其主要參數如下：

4路TPL3接口，最大傳輸速率2Mbit/s；

3路CAN通信，默認波特率500Kbps；

2路RS485通信，默認波特率500Kbps；

2路百兆以太網接口；

3路信號輸入、3路高邊輸出24V@3.6A、3路低邊輸出24V@5A、1路干接點24V@5A；

BJB電路，支持端電壓、電流、絕緣檢測、NTC采集接口；

1路Micro SD卡存儲。

圖4

EMS方案板基于NXP的i.MX93作為主控芯片，通過CAN接口可直接與BCMU連接實現通信。板子留有多路外設接口，方便評估EMS與其他設備間的通信與控制。其主要外設參數如下：

2路CANFD接口，支持ISO11898-1及CAN 2.0B；

1路RS485接口，支持EIA-485標準；

2路千兆以太網接口，10/100/1000M自適應以太網；

1路SD卡接口，支持SD3.0 模式。

1路M.2接口（1.8V電平），可擴展其他外設。

1路4lane LVDS接口、1路4lane MIPI-DSI接口，可外接顯示屏；

1路2Lane MIPI-CSI接口，可直接接OV5640等攝像頭；

支持MIC輸入，音頻輸出接口。

圖5

基于RT1061+n1×LPC5506+n2×MC33774的三級架構與EMS配套方案，連接示意圖如圖6所示。

圖6

對于此儲能方案，可通過EMS的外接顯示屏顯示當前電池包的具體信息，如鏈ID、電芯單體電壓、電池串電壓、均衡電壓、溫度、電池簇電壓、電流、絕緣檢測等，方便快速評估測試。

圖7

求遠電子的ESS工商儲方案，通過創新的三級架構設計和豐富的功能模塊，有效解決了鋰電池儲能在安全性、穩定性和管理效率方面的挑戰，不僅實現了對電池狀態的精準監控和智能管理，還為用戶提供了便捷的測試與開發環境，可顯著縮短儲能產品的上市周期，助力企業快速響應市場需求。