全球能源轉(zhuǎn)型浪潮正推動能源基礎(chǔ)設(shè)施向智能化、高效化、綠色化加速演進。在這一進程中，儲能系統(tǒng)的可靠性、安全性、創(chuàng)新性將成為系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵點。TI 依托在電力電子、智能控制與系統(tǒng)集成領(lǐng)域的深厚積累，致力于為全場景儲能應(yīng)用提供精準適配的系統(tǒng)方案與核心產(chǎn)品技術(shù)，以創(chuàng)新驅(qū)動儲能系統(tǒng)邁向更可靠、更安全、更高效的未來。

前沿洞察：

直擊儲能核心技術(shù)與創(chuàng)新方案

近期，TI 受邀參加2025 SNEC 光伏展期間的“儲能電池及系統(tǒng)技術(shù)、應(yīng)用與安全論壇”，德州儀器系統(tǒng)工程師 Junhua Yan分享了儲能系統(tǒng)設(shè)計核心考量及應(yīng)用場景，帶來TI適用于高壓和低壓系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng) (BMS) 解決方案，展現(xiàn) TI 針對儲能系統(tǒng)方案的前沿探索，助力儲能系統(tǒng)設(shè)計更可靠、更安全、更高效。

應(yīng)用技術(shù)解析：

聚焦 BMS 電池管理技術(shù)與發(fā)展

錯過了 SNEC 光伏展上 TI 的精彩分享？

機會來了！

6 月 24 日上午 10:00，TI 將在線上舉辦一場干貨滿滿的研討會直播，圍繞：

儲能系統(tǒng)設(shè)計核心考量及應(yīng)用場景概覽

儲能 BMS 架構(gòu)及 TI 系統(tǒng)解決方案

? 高壓 1500V 電池簇電池管理一站式系統(tǒng)方案

? 適用于低壓戶用場景的系統(tǒng)方案

TI 針對儲能系統(tǒng)方案的前沿探索

? 電池包間均衡

? 無線電池管理 (wBMS)

等核心議題，進行更深入、更系統(tǒng)、更細致的解讀與探討，帶您解鎖儲能技術(shù)的無限潛能！

技術(shù)探索：

高壓 BMS 如何增強安全性并延長電池的使用壽命？

電池儲能系統(tǒng) (BESS)在住宅、商業(yè)、工業(yè)和電網(wǎng)儲能的管理中發(fā)揮著重要作用。在現(xiàn)代 BESS 中，電池管理系統(tǒng) (BMS) 如同電池組的大腦，監(jiān)測電壓、電流和溫度等參數(shù)，并深入了解充電狀態(tài)（評估可用剩余電量）和運行狀況（評估電池芯的整體狀態(tài)和老化程度）。通過確保更好的電池監(jiān)測器的精度并增強系統(tǒng)級安全性，BMS 可以有效維持能源使用效率，延遲電池的過早老化，從而延長 BESS 壽命。

確保電池監(jiān)測器的精度

電池組監(jiān)測器不僅可以提高電芯電壓測量的精度，還有助于改善荷電狀態(tài)估算和過壓保護。荷電狀態(tài)算法和其他高壓系統(tǒng)診斷還需要準確報告電池組電壓和電流。

磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 電池因其可靠性和合理的成本而成為 BESS 中常用的電池類型，其高精度測量與系統(tǒng)運行的可靠性直接相關(guān)。LiFePO4 電池的電壓曲線特征明顯，在大部分有用容量內(nèi)，充放電曲線基本保持平坦，從而在充電結(jié)束之前提供更穩(wěn)定的工作電壓；而當(dāng)達到充電終點時，電壓水平會迅速下降。如果未能檢測到充放電曲線平坦區(qū)域的輕微電壓變化，可能會增加荷電狀態(tài)估算中出現(xiàn)誤差的風(fēng)險。

增強系統(tǒng)級安全性

各種因素會直接影響電池性能下降，包括過度充電和過度放電情況、高溫、低溫和充電電流過高。BMS 中的集成式監(jiān)控和保護套件有助于降低這些情況的發(fā)生率。例如，集成式電芯均衡等功能可以通過確保電芯緊密均衡，防止較弱的“不均衡”電芯使整個電池組造成過載，從而大大延長電芯整體壽命。精確平衡和高精度電芯測量可緩解并檢測電芯操作和調(diào)節(jié)中的低效情況。

在電池組的整個使用壽命期間，電芯之間的差異不斷增加。隨著電芯容量持續(xù)增加，在 ESS 中，僅采用被動均衡是不夠的。主動電芯均衡和主動電池組均衡有助于延長 ESS 壽命并減少人工維護需求。

用于實現(xiàn)電池均衡的主動均衡設(shè)計方法使用雙向隔離 DC / DC 轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)能量傳送，有助于提高整個系統(tǒng)的利用率。

實現(xiàn)長使用壽命

蓄電池的循環(huán)壽命隨著每一代產(chǎn)品的更新，從 10,000 次提升到 12,000 次，甚至達到 15,000 次。這種增長有可能使產(chǎn)品的使用壽命在某一天達到 20 至 25 年。延長電池的使用壽命是 BESS 開發(fā)中的重要考慮因素，可幫助設(shè)計人員提供具有競爭力且高效的產(chǎn)品。

應(yīng)用基礎(chǔ)知識

圖 1 展示了一個BESS 架構(gòu)。此系統(tǒng)適用于基于鋰離子和 LiFePO4 電池的高壓 (1,500V) 電池系統(tǒng)，包含多套完整系統(tǒng)解決方案的參考設(shè)計。

適用于儲能系統(tǒng)的高達 1,500V 的可堆疊電池管理單元參考設(shè)計結(jié)合了多個電池管理單元，這些單元利用BQ78706 堆疊式電池監(jiān)測器通過冗余數(shù)據(jù)測量功能來檢測電池故障。

接著，適用于儲能系統(tǒng)的 1,500V 高壓機架監(jiān)控單元參考設(shè)計展示了一種高壓監(jiān)測單元 (HMU)，該單元采用BQ79731-Q1 電池組監(jiān)測器來實現(xiàn)總線電壓和電流的檢測和測量，并集成冗余數(shù)據(jù)測量功能。電池控制單元 (BCU) 能夠可靠地驅(qū)動系統(tǒng)開關(guān)，從而幫助維持系統(tǒng)安全。

圖 1：BESS 架構(gòu)方框圖

實現(xiàn)精確的電池檢測和可靠的系統(tǒng)架構(gòu)

圖 1 展示了BCU 和 HMU 的組合如何用于實現(xiàn)系統(tǒng)級安全。HMU 中的 BQ79731-Q1 可實現(xiàn)高精度總線電壓測量，最大精度為 ±3.16mV。該級別的精度水平有助于提高隔離阻抗測量和接觸焊接檢測的校準可靠性和操作簡易性。BQ79731-Q1 還整合了連續(xù)采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有低增益誤差 (±0.065%) 和低失調(diào)電壓 (-2.5μV 至 7.5μV)。 電壓和電流測量診斷可通過使用安全機制（符合 TI 功能安全標準，達到汽車安全完整性等級 [ASIL] D）執(zhí)行，這些機制由 BQ79731-Q1 提供支持，從而以可靠的測量結(jié)果實現(xiàn)系統(tǒng)級安全。

圖 2 演示了適用于儲能系統(tǒng)的 TI 電池控制單元參考設(shè)計，該設(shè)計采用 BQ78706 電池監(jiān)測器，可在 –40°C 至 125°C 范圍內(nèi)實現(xiàn) ±2.4mV 的電芯電壓誤差。該設(shè)計通過 TMUX 擴展和 TMP61 高精度（–25°C 至 65°C 時 ±1°C）熱敏電阻傳感器測量每個單獨電芯通道的溫度。在 BMU 中，將使用 BQ78706 的集成安全機制（符合 TI 功能安全標準 ASIL B 等級）診斷電芯電壓和溫度，以獲得可靠的結(jié)果。基于 MSPM0G3519 的軟件開發(fā)套件有助于簡化設(shè)計過程，從而縮短上市時間。

圖 2：適用于儲能系統(tǒng)參考設(shè)計的電池控制單元參考設(shè)計圖（顯示了可堆疊 BMU 架構(gòu)）

BMU 和 HMU 設(shè)計符合國際電工委員會 62477-2 和美國保險商實驗室 1973 加強絕緣的要求，最高可達 1,500V。該設(shè)計可與 ISO7841 和 UCC33421 等增強型隔離器配合使用，也可與超寬爬電變壓器以菊花鏈方式連接，確保充分的系統(tǒng)級安全性。

結(jié)語

安全可靠的 BMS 對于提高 ESS 的使用壽命、效率以及最重要的安全性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，尤其是在當(dāng)前電池技術(shù)由鋰離子電池轉(zhuǎn)向 LiFePO4 化學(xué)電池及更先進的方案的趨勢下。BMS 設(shè)計方法提供精確的數(shù)據(jù)監(jiān)測，并實現(xiàn)所有 ESS 模式下的電池組和電芯級均衡，從而最大限度地提高對太陽能、風(fēng)能等可再生能源的能源利用率，這有助于在用電高峰期間穩(wěn)定電網(wǎng)運行、或在斷電期間提供穩(wěn)定的備用電力支持。