×

×

储能设备中的大脑――MCU

发布日期:2024-05-24 10:25浏览次数:266


 在储能设备愈发复杂的今天,需要有一套控制系统,来负责监控设备状态、管理用户界面、控制电源输出和通信等功能。而MCU则扮演着这个角色,保障储能系统的高效、稳定和安全运行。这对于延长电池寿命、提升用户体验以及实现能源的高效利用都是非常重要的。并且随着储能锂电池的需求放量,MCU作为BMS系统的组成部分,有望实现规模增长。

MCU,即微控制单元,作为系统的大脑,负责控制储能系统中各个组件的协调工作,这包括控制电池充放电过程、监测电池状态(如电压、电流、温度和荷电状态SOH),以及执行各种保护策略,以防止过充、过放、短路等情况发生,从而确保电池组的安全和延长使用寿命。

同时,MCU收集来自传感器的数据,并对其进行处理和分析,以便做出实时控制决策。此外,它还可能通过有线或无线通信接口(如CAN总线、蓝牙、Wi-Fi等)与其他设备或云平台进行通信,上传系统状态信息或接收远程控制指令。在某些高级应用中,MCU可以通过优化充放电策略来提升能源使用效率,例如根据电价波动、电网需求响应或可再生能源的可用性调整储能系统的操作模式。

特别是在高端的储能解决方案中,如NXP的部分MCU,它们集成了功能安全库,支持工业和家用功能安全标准(如IEC 61508和IEC 60730),确保系统的可靠性和安全性符合严格的标准要求。对于带有显示屏或指示灯的储能设备,MCU还负责管理用户交互界面,显示系统状态、报警信息或允许用户通过按键等输入方式设置系统参数。相比应用在其他智能产品(如消费电子产品、智能家居设备等)的MCU相比,储能中的MCU会有更高的安全标准以及更强的计算能力和多任务处理能力。

并且储能MCU基本属于工业级产品,在工作温度上,会要求达到-40°C至+85°C。同时,储能的MCU还需要有长期运行的稳定性与耐用性以及特定的通信接口和协议,因为储能系统可能需要与电网、监控系统或其他能源管理系统通信,因此MCU可能需要集成特定的通信接口(如RS-485、Ethernet、CAN总线)和符合行业标准的通信协议(如Modbus、IEC 61850)。


储能MCU的发展趋势

随着电子技术的发展,MCU在计算能力、集成度和能效方面将不断提升。这意味着未来的MCU能够更高效地处理电池管理系统(BMS)中的大量数据,提供更准确的电池监控与保护。同时MCU正变得越来越集成化,集成了更多的功能,如高精度模拟前端(AFE)、高级电源管理单元(PMU)、多通道通信接口和安全模块等,以简化系统设计、降低成本并提高整体效率。考虑到储能系统通常需要长时间运行,低功耗MCU设计成为发展趋势,以延长电池寿命和减少能量消耗。

鉴于储能系统的安全性至关重要,MCU将集成更多硬件级别的安全功能,如加密加速器、安全启动、内存保护单元等,以满足日益严格的网络安全和个人隐私保护要求。也为了实现更智能的能源管理和预测分析,储能MCU可能会集成机器学习加速器或神经网络处理器,使系统能现场处理数据,即时作出决策,如预测电池健康状态、优化充放电策略等。

随着储能市场的发展,行业标准将更加统一,MCU将遵循更多通用的通信协议和标准接口,促进不同厂商设备间的互操作性和兼容性。考虑储能系统的长期投资回报,MCU将强调长生命周期设计,同时在材料选择和生产过程中注重环保,符合循环经济和可持续发展的要求。此外,一个趋势是,目前看到越来越多的储能MCU开始采用RISC-V架构,尤其是国产RISC-V 。RISC-V MCU因其高性能、高可靠性及丰富的外设资源,非常适合应用于工业控制和相关领域。

例如爱普特APT32F103系列,支持多种外设接口(如DMA、硬件CRC、增强型定时器、12位高精度ADC等),适用于工业控制等领域,理论上也适用于储能系统中的控制与管理。还有如沁恒微电子CH32V208、先楫半导体HPM6700/6400和6300系列、东软载波ES32VF2264系列等。这些MCU因其特性,如高性能、低功耗、丰富的通信接口和高可靠性设计,理论上都非常适合于储能产品的控制系统,能够处理复杂的电池管理、能量转换与分配、监控和通讯任务。

MCU在储能设备中不仅是核心处理器,还是确保系统高效、安全、智能运行的关键组件。随着技术的发展,MCU的性能不断提升,使得储能系统能够实现更复杂的功能和更高的自动化水平。