儲能領(lǐng)域蘊(yùn)藏節(jié)能機(jī)會 ADI積極推動節(jié)能減排

ADI 公司的檢測、信號轉(zhuǎn)換和信號處理技術(shù)為全球的能源基礎(chǔ)設(shè)施提供支持。從發(fā)電端的發(fā)電機(jī)電流電壓監(jiān)測/ 風(fēng)機(jī)振動監(jiān)測、輸電環(huán)節(jié)的導(dǎo)線舞動監(jiān)測/ 導(dǎo)線覆冰監(jiān)測/ 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、變電環(huán)節(jié)的變壓器振動監(jiān)測到配電環(huán)節(jié)故障指示以及用電環(huán)節(jié)的電力計量，從微電網(wǎng)和公用事業(yè)到數(shù)據(jù)中心和工廠，再到最大限度提高可再生能源利用率及支持電動汽車充電樁的大規(guī)模部署，ADI的高性能半導(dǎo)體解決方案可幫助合作伙伴設(shè)計智能、靈活、高效的電力與能源系統(tǒng)。

ADI中國汽車技術(shù)市場 高級經(jīng)理 王星煒

1   儲能系統(tǒng)BMS

在應(yīng)用方面，近年來隨著低碳經(jīng)濟(jì)的趨勢以及新能源建設(shè)的加速，智能電網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)（ESS）是一個與風(fēng)能、光伏發(fā)電同步倍增發(fā)展的行業(yè)，相當(dāng)于電能領(lǐng)域的油罐或煤炭倉庫，通過捕獲并儲存可再生能源來保持現(xiàn)代電網(wǎng)穩(wěn)定。在實施儲能電池管理系統(tǒng)（BMS）時存在許多挑戰(zhàn)，①許多重要電池電芯參數(shù)的測量需要高精度和可信度。②大型存儲陣列的工作環(huán)境也帶來了其他重大挑戰(zhàn)，盡管存在高電壓/ 電流逆變器和隨之產(chǎn)生的電流峰值，BMS 仍然必須在噪聲很大的高溫電氣環(huán)境中提供精確、一致的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)溫度測量，同時不斷進(jìn)行狀態(tài)評估，這對于充電、監(jiān)控和放電至關(guān)重要，以便能夠持續(xù)采取必要的措施。

ADI 針對儲能市場推出的18 通道3 mV 精度BMS電池管理芯片ADBMS1818（如圖1）非常適合電網(wǎng)儲能應(yīng)用。3 mV 測量精度使得整個儲能系統(tǒng)可以更加精確地測量電池狀態(tài)，更好地進(jìn)行充放電管理或預(yù)測性維護(hù)。

圖1 ADI電池管理芯片ADBMS1818

ADBMS1818 可測量多達(dá)18 個串聯(lián)連接的電池單元，總測量誤差小于3 mV，具有0~5 V 的電池測量范圍，適合大多數(shù)電池化學(xué)應(yīng)用，尤其是鋰離子電池，可在290 μs 內(nèi)測量所有18 個電池單元，并選擇較低的數(shù)據(jù)采集速率以便降噪。與第四代多節(jié)電池的電池組監(jiān)視器LTC6811 相比，ADBMS1818 有3 個同步運(yùn)行的ADC，每個轉(zhuǎn)換周期可以測量3 個電池單元，除了3 個ADC 數(shù)字濾波器外，還有冗余的第4 個濾波器用于檢查所有數(shù)字濾波器是否有故障。ADBMS1818 內(nèi)部放電MOSFET 可以支持200 mA 平衡電流（若芯片溫度超過85 ℃，則為80 mA），平衡電流能力獨(dú)立于電池電壓。ADI 的BMS 系列芯片可以支持isoSPI? 接口，進(jìn)行不受RF 干擾的遠(yuǎn)距離高速通信。由于有了這樣isoSPI 通信方式，可以很容易地將不同電池包用一種通信協(xié)議連接起來，以達(dá)到可靠的堆疊式連接連接方式。

這種連接方式可以大大簡化整個BMS 系統(tǒng)的設(shè)計，因為BMS 系統(tǒng)都是由若干個小電池包組成的，每個電池包設(shè)計只用一顆BMS 芯片，然后用isoSPI 將每個電池包串聯(lián)連接起來。這樣堆疊之后，一個大的儲能管理系統(tǒng)或電池架只需要一顆主機(jī)處理器就可以完成，大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計。另外，這里的菊花鏈還可雙向操作，即使通信路徑出錯，也能確保通信完整性。

2   針對電動汽車及充電設(shè)施BMS

針對電動汽車的BMS 應(yīng)用，近日ADI 推出了擴(kuò)展的電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品系列，能夠滿足ASIL-D 功能安全等級并提供全新的創(chuàng)新低功耗特性，可實現(xiàn)持續(xù)電池監(jiān)測。該系列新器件進(jìn)一步增強(qiáng)了ADI BMS 平臺的差異化優(yōu)勢，提供目前業(yè)界經(jīng)過驗證的超高精度，并支持所有主要電池化學(xué)成分——包括無鈷LFP（磷酸鐵鋰）——可用于面向大眾市場的電動汽車和電池組回收再利用儲能系統(tǒng)。

此外，在電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，隨著新能源汽車充電功率的逐年增加，通過光伏或風(fēng)能等可再生能源產(chǎn)生的電能在與電網(wǎng)交互時，必須采用相應(yīng)的高壓高功率變換系統(tǒng)，而ADI 的高壓隔離驅(qū)動芯片能夠很好滿足上述要求，使儲能系統(tǒng)既能夠應(yīng)對快速充電在短時間內(nèi)對電網(wǎng)功率和能量的挑戰(zhàn)，又可以與電網(wǎng)削峰填谷交互，從而確保將電網(wǎng)的沖擊降到安全級別。

3   節(jié)能減排、低碳發(fā)展足跡的實踐和藍(lán)圖

ADI 通過運(yùn)用在測量、解讀、連接方面的先進(jìn)技術(shù)來感知、采集和傳送數(shù)據(jù)，在數(shù)字化浪潮中搭建起連接數(shù)字世界和物理世界的橋梁。如何利用公司在連接模擬和數(shù)字世界方面的專業(yè)知識減緩氣候帶來的影響，構(gòu)建一個更具可持續(xù)性的未來，始終是ADI 踐行節(jié)能減排、低碳發(fā)展的核心重點(diǎn)。ADI 擁有全面的高性能半導(dǎo)體技術(shù)組合，既有為電動汽車提供動力的電池管理解決方案，也有以更高效率實現(xiàn)工業(yè)自動化的精密檢測技術(shù)，還有提升數(shù)據(jù)中心能源效率的電源保護(hù)和轉(zhuǎn)換解決方案，每年在研發(fā)方面的投入超過10 億美元。

例如，隨著ADI 為電動汽車帶來性能更好的電池管理系統(tǒng)，混合動力汽車和電動汽車從現(xiàn)在開始將更加節(jié)能，可減少大約6 000 萬噸二氧化碳排放——相當(dāng)于7 000 萬英畝（注：1 英畝≈ 4 047 m2）森林——并使汽車碳排放量持續(xù)逐年減少30%。

作為全球領(lǐng)先的高性能半導(dǎo)體公司，ADI 公司承諾到2030 年實現(xiàn)碳中和，到2050 年實現(xiàn)凈零排放，這也使ADI 成為較早提出碳中和與凈零排放戰(zhàn)略規(guī)劃的半導(dǎo)體公司之一。同時，作為實現(xiàn)公司凈零排放發(fā)展規(guī)劃的一部分，ADI 還加入了聯(lián)合國“企業(yè)雄心助力1.5 ℃限溫目標(biāo)行動”（Business Ambition for 1.5 ℃），并承諾設(shè)定符合科學(xué)碳目標(biāo)倡議（SBTi）的減排目標(biāo)。

此外，ADI 還積極與業(yè)界合作促進(jìn)全球減碳綠色發(fā)展路線計劃。例如伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）與ADI 共同宣布成立海洋與氣候創(chuàng)新加速器（OCIA）。ADI 公司承諾在3 年內(nèi)向該聯(lián)盟提供300 萬美元的資金支持，致力于提高海洋在應(yīng)對氣候變化方面關(guān)鍵作用的認(rèn)知，以及持續(xù)開發(fā)面向海洋與氣候相互作用的新型解決方案。

ADI 還在2020 年完成了總額為4 億美元的半導(dǎo)體行業(yè)的首次綠色債券發(fā)行。ADI 打算選擇符合條件的可持續(xù)發(fā)展項目，用發(fā)行債券所得的凈收益為其進(jìn)行融資或再融資，進(jìn)一步實踐公司的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展承諾。有資格使用凈收益的項目類別包括：可再生能源、能源增效項目、綠色建筑、可持續(xù)利用水資源計劃及污水管理、污染防治、清潔交通、生態(tài)節(jié)能以及循環(huán)經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品、生產(chǎn)技術(shù)和工藝，旨在保護(hù)和恢復(fù)環(huán)境，符合聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

2020 年初，ADI 還與中國電動汽車百人會共同發(fā)起成立“電池全生命周期聯(lián)合創(chuàng)新中心”，計劃聯(lián)合電池制造商、整車廠、充換電基礎(chǔ)設(shè)施提供商、電池梯次利用廠商等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，共同實現(xiàn)對電動汽車核心部件——電池的關(guān)鍵特性持續(xù)監(jiān)測，實現(xiàn)更精準(zhǔn)、安全的電池生命周期管理。產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴可以利用這些數(shù)據(jù)評估電池的健康狀態(tài)及殘值，促進(jìn)電動汽車二手車市場的健康可持續(xù)發(fā)展，讓消費(fèi)者愿意去購買電動汽車，甚至在電池不能繼續(xù)服役于電動汽車時，仍然能根據(jù)實際存在的準(zhǔn)確容量評估有效服役于儲能等梯次利用場景，從而推動新能源汽車在全球低碳化生活行動中發(fā)揮更重要的作用。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年7月期）