TI多款BMS AFE前端應對不斷擴展的儲能需求

針對發(fā)電側的儲能，主要容量從兆瓦到吉瓦級別，通常這些系統(tǒng)的電池電壓組都在800V至1500V，電池組容量將達到280-Ah，可能要連續(xù)運行500個小時以上。發(fā)電側儲能負責調(diào)峰、調(diào)頻、緩解電網(wǎng)阻塞等作用，與風能和太陽能共同工作，打造友好型電網(wǎng)。

目前儲能系統(tǒng)種類很多，主要取決于電壓和電池以及系統(tǒng)容量。

針對發(fā)電側的儲能，主要容量從兆瓦到吉瓦級別，通常這些系統(tǒng)的電池電壓組都在800V至1500V，電池組容量將達到280-Ah，可能要連續(xù)運行500個小時以上。發(fā)電側儲能負責調(diào)峰、調(diào)頻、緩解電網(wǎng)阻塞等作用，與風能和太陽能共同工作，打造友好型電網(wǎng)。

而商業(yè)和工業(yè)儲能，50千瓦到一兆瓦區(qū)間，電壓500V-1500V區(qū)間，主要位于商業(yè)中心、工廠或快充站附近，除了可以解決調(diào)峰問題之外，特別是針對快充站，可以解決電網(wǎng)無法支持的瞬時大功率。

住宅區(qū)則是與屋頂太陽能板相結合形成微電網(wǎng)，由于儲能容量不大，因此一般都是48V或100V產(chǎn)品。

不同的儲能結構，對于BMS（電池管理系統(tǒng)）要求不同，總體來說，BMS需要具有三大特質(zhì)，包括功率密度、低Iq以及高精確度和準確度。功率密度是儲能系統(tǒng)的關鍵，ESS（能量存儲系統(tǒng)）的電壓取決于系統(tǒng)內(nèi)電池的堆疊，更高的功率就意味著更高的電壓，更多的電芯，因此需要一個BMS可以同時監(jiān)控更多通道，才可以提升功率密度。其次，儲能系統(tǒng)需要盡可能的延長電池壽命，因此BMS系統(tǒng)需要消耗更小的功率，才能延長電池的壽命，這就要求芯片具有更低的靜態(tài)電流Iq；第三，BMS需要了解電池的各個方面，這就需要系統(tǒng)精度更高，特別是針對不同化學成分的電池，放電曲線不同，精度要求也不同，但20%到80%的檢測非常重要。

對于高壓ESS系統(tǒng)而言，要采用分立方案，需要包括BMU和CMU兩部分，每個Rack為200V-1500V，每個Pack為51.2V至204.8V，電芯數(shù)量由16個至64個不等。其中BMU負責每個pack的均衡、電壓監(jiān)控和溫度監(jiān)控，BCU負責測量電流、電壓監(jiān)控、SoC計算、通信等等。

Pack彼此間的通信，可以有兩種通信方式，需要更長的通信距離并且系統(tǒng)更復雜時，應選擇CAN，而相對比較小或者有性價比要求的系統(tǒng)，可以選擇菊花鏈通信方式。

對于住宅儲能系統(tǒng)而言，電壓要低得多，一般都是48V或者并聯(lián)100V系統(tǒng)，因此BMU和CMU可以集成，因此系統(tǒng)要負責包括電壓、電流以及溫度監(jiān)控。

對于任何儲能系統(tǒng)而言，安全都是至關重要的，各地區(qū)針對ESS、電池包以及PCS出臺了相應的法律法規(guī)，另外包括EMC也有嚴格的限制。而隨著安全可靠性的要求不斷提升，功能安全也正在有更多的監(jiān)管出臺。

針對不同的儲能系統(tǒng)，TI推出了多款BMS AFE與其適配。

首先是TI的BQ79616，這是一款支持16節(jié)的BMS模擬前端，并帶有監(jiān)視器功能，支持菊花鏈通信，由于電流需要專門的BCU進行測試，因此BQ79616不帶電流檢測功能。

另外一個產(chǎn)品是集成BMU和BCU功能的BQ79652，帶有電流檢測功能，專為戶用儲能所開發(fā)。

值得一提的是，TI還推出了多種參考設計，以方便開發(fā)者。比如TIDA-010271針對ESS的可堆疊電池管理單元參考設計，以及TIDA-010216, TIDA-010208, TIDA-010247三款基于BQ79652的參考設計。