1. はじめに
前回の記事では、従来のSPIプロトコルを使用してS32KをMC33771B/MC33772Bに接続する方法を学びました。その方法を用いると、アプリケーションは最大14セルのバッテリー・パックを管理できます。
この記事では、S32K1xxボードとMC3377xBTPLバッテリー・セルコントローラ間のTPL通信セットアップについて詳しく説明します。ここでは、14を超えるセルを直列接続できるバッテリー・パック用に、モデル・ベース設計ツール・ボックスを使用して設計されたバッテリー・マネジメント・システム・モデル用ハードウェアおよびソフトウェアのセットアップを取り扱います。この記事を読むと、ユーザーはバッテリー・セルコントローラのハードウェアを設定し、セルおよびパックの電圧、電流、温度、故障状態を読み取るSimulinkモデルをデザインできるようになります。測定値はFreeMasterを利用してホストPCに表示されます。
2. ハードウェア
14を超えるセルで構成される大型のバッテリー・バックを制御するには、バッテリー・パックを6セルまたは14セル（NXPセル・コントローラが接続できる最大数）のモジュールに「分割」し、各モジュールを監視する必要があります。メインMCUは、必要な情報を取得または設定するために、すべてのコントローラと通信する必要があります。この通信を実現するために、すべてのセル・コントローラをデイジー・チェーン・トポロジで接続し、トランシーバを使用してメインMCUをTPLネットワークに接続します。
このセットアップは以下のパーツで構成されます。
- S32K144 EVB
- FRDM33664BEVB
- 1～15個のFRDM33771BTPLEVBまたはFRDM33772BTPLEVB
- 各セル・コントローラに対するBATT-6EMULATORまたはBATT-14EMULATOR
- S32K144EVB用のUSBケーブル、各エミュレータ用の12V電源
- MC33664トランシーバをS32Kボードに接続します。これには2つの方法があります。1つは変換器ボードを使用する方法（UM1114の第2.4.3章のFRDM33664BEVB構成（TPL通信モード）を参照）、もう1つはワイヤで直接接続する方法です。上の写真では後者のアプローチを採用しましたが、UM11143 [1] の表6の説明に従って、ワイヤの代わりにパーフボードを使用しました。
- ツイストペア・ケーブルを使用して、最大15個のバッテリー・セルコントローラを接続します（OUT+からIN+、OUT-からIN-）。
- 各EMULATORボードの電源を入れます。
3.ソフトウェア
ソフトウェアのアプローチはSPIと非常によく似ています。このモデルには、MBD_S32K1xx_Config_Informationブロックと、FreeMaster通信用のFreeMaster_Configが必要です。
3.1 バッテリーセルコントローラー構成ブロック
前回の記事では、1つのSPIインスタンスのみを使用して、1つのBCCデバイスと通信しましたが、今回のTPLでは2つのSPIインスタンスが必要です。1つはスレーブ、もう1つはマスターとして構成します。ユーザーは、モデルに2つのLPSPI構成ブロックを追加して、使用するハードウェアインスタンスを選択する必要があります。
バッテリー・セルコントローラの [Configuration（構成）] には、同じMC3377xB_Configブロックを追加する必要があります。ここでは、モードをTPLに設定し、デバイス番号はBCCデバイス番号（この場合は2）に合わせて設定します。
次の [SPI] タブでは、マスターとスレーブのインスタンス番号、およびTPLトランシーバに接続されたチップ・セレクトを選択する必要があります。マスターSPIインスタンスでは、ハードウェア設計者がハードウェアSPIとは別のピンを割り当てた場合に、ユーザーが通常のGPIOをチップ・セレクト・ピンとして使用することもできます。
3.2 測定
値を読み取るには、SPI と同じブロックを使用しますが、今回は、読み取りたいバッテリーセルコントローラの CID を指定する必要があります。
上の図からわかるように、このアプリケーションでは2台のMC33772BTPLデバイスを使用しています。MC3377xB_Get_Valuesブロックは2つ追加しました。1つはCIDが1のデバイス用、もう1つはCIDが2のデバイス用です。合計のパック電圧は、各モジュール・スタック電圧の測定値の和です。すべてのセルが直列に接続されているため、CID1のデバイスについてのみパック電流を測定します。
4.例と検証
この記事には、上記の例が含まれています。あなたのセットアップでモデルを実行することは、プロジェクトの良い出発点となる可能性があります。コードが正常に生成され、ターゲットに展開された後、FreeMasterをUART経由でボードに接続し、以下のアプリケーションのようにホストPCで値を監視することができます。
5. リソース
5.1. UM 11143 https://www.nxp.com/webapp/Download?colCode=UM11143&location=null
5.2. FRDM33664BEVB https://www.nxp.com/design/development-boards/analog-toolbox/...
5.3. FRDM33771BTPLEVB https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/FRDM33771BTPLEVBUG.pdf
5.4. FRDM33772BTPLEVB https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/FRDM33772BTPLEVBUG.pdf
5.5. S32K144 EVB https://www.nxp.com/design/development-boards/automotive-development-...
この記事では、S32K1xxボードとMC3377xBTPLバッテリー・セルコントローラ間のTPL通信セットアップについて詳しく説明します。ここでは、14を超えるセルを直列接続できるバッテリー・パック用に、モデル・ベース設計ツール・ボックスを使用して設計されたバッテリー・マネジメント・システム・モデル用ハードウェアおよびソフトウェアのセットアップを取り扱います。この記事を読むと、ユーザーはバッテリー・セルコントローラのハードウェアを設定し、セルおよびパックの電圧、電流、温度、故障状態を読み取るSimulinkモデルをデザインできるようになります。測定値はFreeMasterを利用してホストPCに表示されます。