16 芯串联电池包储能系统

锂离子和磷酸铁锂电池在电池包中的使用越来越多，可为以下设备实现更高的容量和能量、相同或更小的体积及 相等或更轻的重量：

• 电信和服务器电池备份单元 (BBU) 

• 能量存储系统 (ESS) 

• 锂离子电池组 

• 移动式发电站 

这些器件中的每一个都受益于更高的功率和能量密度以及安全且环保的锂离子和磷酸铁锂电池。 虽然这种化学物 质可提供高能量密度，并因而具备体积更小、重量更轻的优势，但这些属性也会涉及到安全问题，需要更准确和 复杂的监测和保护。这些问题包括：

• 欠压保护 (CUV) 

• 电芯过压 (COV) 

• 过热 (OT) 

• 充电过流 (OCC) 和放电过流 (OCD) 

• 短路放电 (SCD)

所有这些问题都会加速电池退化，并可能导致热失控和爆炸。 

因此，在出现异常情况时，需要监控电池包电流、电芯温度和每个电芯的电压。必须防止电池包出现所有这些情 况。各个参数始终需要良好的测量精度，尤其是电芯电压、电池包电流和电芯温度。为了实现准确的保护以及电 池包充电状态 (SoC) 和电池运行状况 (SoH) 计算，必须保持良好的精度。因为 LiFePO4 电池包应用具有稳定的电 压，所以对它来说尤其必须保持良好的精度。电池供电应用的另一个重要特性是电流消耗，特别是在运输模式或 待机模式下。更低的电流消耗可节省更多能源，并提供更长的存储时间，而不会使电池过度放电。 

此设计侧重于超大容量电池包应用，例如用于电信和服务器的 BBU、48-V ESS、电动摩托车、便携式发电站等。 该设计包含一个 BQ76952 电池监控器和保护器，用于监控每个电芯的电压、温度和电池包电流，并保护电池包免 受所有异常情况的影响。这些情况包括电芯过压、电芯欠压、过热、充电和放电过流以及短路放电。五对 N 沟道 MOSFET 位于电池负极中，作为控制充电和放电过程的开关。此设计具有 5A 灌电流和拉电流驱动器，能够驱动 更多 MOSFET 以支持更大的电池容量。此参考设计支持隔离式 RS-485 通信，以传输电池包数据和接收命令，并 保留隔离式 CAN 收发器来测试辅助电源性能。此设计不支持 CAN 通信，因为本设计中使用的 MCU 没有集成的 CAN 控制器。此设计精心设计了辅助电源架构，该架构可在有限数量的元件和简单的控制策略下实现非常低的运 输模式 (10μA) 和待机模式 (100μA) 电流消耗。