給你的儲能系統號號脈

儲能系統在提高電網穩定性，優化能源結構，提高能源效率，節省能源成本等方面都可以發揮關鍵作用，從而促進可再生能源的發展。

電池是儲能系統的核心，而電池監測系統則是保障其正常運轉的關鍵。二者的關系就好像醫生與病人，電池檢測相當于中醫號脈問診過程，通過測量出電池系統的電壓、電流、溫度等詳細數值，并結合其詳細的運行和過往運行狀態等綜合考量，才能拿到 SOC（state of charge 荷電狀態）、SOH（state of health 健康狀態）等電池的詳細指標，保證電池在最健康的狀態下工作，并確保電芯不會因為電壓、溫度和電流超過額定值而出現安全意外。

對于整個 BMS（電池管理系統）而言，背后的那名“老中醫”正是其中的 AFE 芯片，負責為電池監測、均衡和保護“號脈”。

儲能系統與電動汽車在 BMS 上的共性與個性

儲能 BMS 和電動汽車的原理相似，目標一致，即確保整個系統的安全可靠性、高效性、并網友好性以及開發敏捷性，但兩者也略有不同。

儲能系統的電池更加龐大復雜，因此與汽車 BMS 的需求并不完全相同。如今大型儲能柜單個集裝箱功率可超過一萬度。相比于電動汽車數十度電而言，一個儲能柜等于堆疊了一百多輛電動汽車。

首先，電池數量的增多，使系統變得愈發復雜，每個電池都需要精確監控以確定充電狀態估計，識別保護措施，以檢測維護或故障情況。同時，不僅單電池需要測量和管理，包括電芯間，甚至電池簇間都需要彼此關聯，這使得管理變得格外繁瑣。

其次，儲能與電動汽車在使用環境上有所差異，相比于汽車環境更加惡劣，需要更多考慮溫度、濕度、海拔、鹽霧等嚴苛要求。

第三，在高壓母線以及系統供電方面，儲能系統與汽車 BMS 也不完全相同，比如動力電池是 800V 母線，儲能系統則能達到 1500V。另外，電流、熱管理、控制等方面的應用要求均有所不同。

明星產品 BQ79616——儲能系統的智慧核心

德州儀器針對儲能系統設計了一款集監控、均衡和集成保護功能多合一的芯片——BQ79616。這款芯片廣泛應用于家庭儲能、工商業儲能以及 1500V 的電站儲能等各種系統中。它能夠提供精確的單體電池狀態，并且支持電芯間的平衡，從而最大化利用電池的可用剩余容量，并保證系統可靠性。

BQ79616 可以在 BMS 中實現對 16 節串聯電池模塊的高精度電芯電壓測量，而且僅需不到 200μs 的時間就能完成。該監測器還提供了在同一封裝類型中的不同通道數量產品的選項，同時保持了互相之間引腳對引腳的兼容性，使得它可以在任何平臺上高度重復使用既有的軟件和硬件。借助集成式前端濾波器，我們可以在電池輸入通道上使用簡單、低額定電壓的差分 RC 濾波器來實現系統。同時，集成了 ADC 與低通濾波器之后，可以對經過濾波后類似于直流電的電壓進行測量，以便更好地計算 SOC。此器件還支持自主內部電芯均衡，并通過監測溫度來自動暫停和恢復均衡，以防止出現過熱條件。

通信功能是 BMU 系統最大的難點之一。德州儀器采用了菊花鏈通信方式，這種方式節約了 MCU（微控制器）、通信接口等相關芯片，從而降低了成本和尺寸。另外值得一提的是，菊花鏈通信方式可采用雙絞線連接，進一步節約了線纜成本。最后，菊花鏈通信是隔離式雙向端口，因此可以執行更好的安全冗余。即使在通信線路中斷的情況下，菊花鏈通信接口也可以配置為環形架構，允許主機與堆棧兩端的設備通信。而針對遠距離傳輸，德州儀器也提供了 CAN 通信的支持。

采用菊花鏈通信的 BMS 示意框圖

更精確的 BQ79718——為磷酸鐵鋰電池保駕護航

精確性是 BMS 的核心要素之一，通過為電池準確號脈，才可以判斷出電池一切信息，從而提高電池利用率，保護電池充放電安全，在提高系統運行可靠性和高效性方面具有重要意義。

特別是如今，隨著磷酸鐵鋰電池在儲能領域的應用越來越廣泛，其充電和放電曲線的特性是更寬且更平坦，微小的電池電壓測量誤差可能會導致巨大的剩余容量誤差，因此準確的電池電壓和電池組電流測量對于準確的充電狀態估計非常重要。準確的充電狀態信息是避免電池錯誤平衡的關鍵，尤其是過度充電和過度放電可能會破壞電池的健康。

電池放電曲線對比，紅色為三元鋰電池，藍色為磷酸鐵鋰電池

另一個重要的測量指標是溫度。大多數電池起火、爆炸事故都是由電池熱失控引起的。

德州儀器的 BQ79718-Q1 在 -20℃ 到 65℃ 之間可以達到 ±1mV 的精度，因此可以成為磷酸鐵鋰電池的更佳選擇。

為系統增添更多的創新

BMS 的創新可以為儲能系統帶來諸多創新，包括提高參數精度、優化通信可靠性、增加電池串數等方面的不斷進步，將會讓儲能系統更加符合“兩高一低”的發展方向，即高可靠、高性能和低成本。

另外，無線 BMS 也是一個發展思路，可以從底層解決電池串間的通信問題，從而進一步提高可擴展性并降低線束約束。

總而言之，芯片層面的持續創新會給系統和應用帶來更多的創新點。隨著可再生能源系統的不斷擴大，儲能系統需求不斷增長，德州儀器正在通過創新的模擬和嵌入式產品，推動儲能系統的成本和效率優化。