“披荆斩棘”的储能BMS

俄乌冲突仍在持续升级，其背后的能源安全问题愈加严峻，而前段时间的四川限电事件也折射出能源供需平衡面临的挑战。

那么，我们该如何破解能源危机这道世界级难题呢？“储能”或许是一个关键的答案。

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储能：

超级“充电宝”与“稳定器”

储能是指借助特定设备来存储多余的能量，等需要时再释放这些能量。整个过程类似于用收集到的能量给一只巨大的“充电宝”充电，必要时再使用这只“充电宝”进行供电。

由于风电、光伏等新能源发电极易受到天气的影响，所以供电时会出现电量不稳定的问题，而储能可以充当“稳定器”的角色，保障电力系统的持续运行。

图1：储能

如今储能已成为必不可少的支撑技术，被广泛应用于各类场景，例如发电侧的发电站、发电车，输配电侧的输电站、输电车、配电站，以及用电侧的工业级储能、企业级储能、家用储能等。

图2：家用储能示意图

BMS：

储能系统中的“安全战士”

储能的各类应用都离不开电池管理系统（BMS）的保驾护航。BMS能够实时监控电池状态、智能管理电池，这对于储能系统来说至关重要。

然而，当前储能BMS的发展之路仍布满荆棘，面临着精准测量、电池安全、算法开发等重重挑战。

荆棘一

监测之困

电池监测精度是提高储能系统性能的关键，但这也对储能BMS提出了非常高的要求，因为BMS必须实时监控单个电池电芯，提供极高精度的电压、电流和温度数据，才能对系统状态作出准确评估，以便采取正确的电池管理措施。

图3：锂电池容量示意图

荆棘二

惹火之患

储能电池起火、爆炸事故层出不穷，使得电池安全成为广受关注的话题。今年3月，德国南部某公寓楼地下室发生火灾，因电池储能系统出现技术缺陷而爆炸，其冲击波甚至掀翻了整个屋顶结构。所以，如何强化BMS的电池保护功能，提高储能电池的安全性，减少类似事故的发生是亟需深入思考的问题。

图4：家用储能电池起火示意图

荆棘三

算法之壁

BMS作为储能系统的“大脑”，其电量计的算法开发极具挑战性。工程师团队不仅需要具备电化学、物理、电气和电子工程、固件开发和数据科学等多个方面的知识和技术，还需要拥有十分丰富的实践经验，才能够设计出近乎完美的BMS，而这也大大增加了储能BMS 算法的自主研发难度。

储能BMS

披荆斩棘的“通关秘技”

MPS目前推出的BMS高性能解决方案可覆盖各类高低压储能场景，如家用储能、数据中心、通讯基站以及大型储能等。其中，MPS 模拟前端产品MP2797和电量计MPF4279x系列产品具有三大“秘技”，可以助力储能BMS一路“披荆斩棘”。

图5：MP2797

秘技一

精准之剑

MP2797集成了两个独立的模数变换器（ADC），可以分别对电池电压（V）、充/放电电流（I）以及芯片温度（T）进行高精度监测。同时，MP2797的每个电芯（Cell）都具有电压电流（VI）同步功能，搭配MPS电压电流混合算法的电量计芯片MPF4279x使用，能协助客户抓取电池特征数据，并基于此建立精准的电池模型，从而准确地预估储能电池的剩余电量（SOC）和健康状态（SOH）。这种精确预测有助于后续的电池智能管理，进而有效提高储能电池的利用率。例如在停电、限电时为企业提供更多备用电源，降低生产经营风险，或是帮助企业利用昼夜峰谷价差减少更多用电成本，提高经济效益。

图6：电池电压测量和电流测量误差曲线

秘技二

安全之盾

在精准的数据监测基础上，MP2797能够在储能电池出现状况时立即发出预警并采取相应的电池管理措施，保障储能电池的安全使用。不仅如此，MP2797还集成了高边驱动。一方面，高边驱动采用“切断电源”的电池保护方式会比低边驱动“切断地”的方式更加可靠。另一方面，与低边驱动相比，高边驱动在触发保护的同时仍可保持与MCU的通讯，从而避免了数据的丢失。值得一提的是，高边驱动还能隔离电源信号，从而节省了隔离设计的隐藏成本。

图7：MP2797的典型应用电路

秘技三

组合Buff

MP2797作为一款可靠的电池管理器件，提供了较为完整的电池监控、预警和保护解决方案，MPF4297x则能够提供峰值功率，计算电池阻抗，判断电池的老化程度，精确预估电池的循环寿命与实时输出能力。由MP2797和MPF4279x组成的一站式解决方案进一步提升了储能电池测量的精准性，同时也免去了设计人员自主开发SOC算法的复杂过程。此外，采用同步降压变换器MP4581可以带来高集成度和高效率，而添加4/6通道的高速信号隔离器MP276xx还能帮助实现多个FE级联模式下的相互通讯。选用MPS的这些产品组合为储能BMS叠加了更多Buff（额外增益），不但优化了系统性能，也提高了设计效率。

图8：MP2797和MPF42791组成的一站式解决方案

储能既是支持新型电力系统的重要技术和基础装备，也是实现“碳达峰”与“碳中和”两大目标的有力支撑。在绿色转型的大背景下，储能技术得到了大力发展与广泛应用。而BMS作为储能系统的关键一环，仍被困于多重荆棘之中。

MPS新品MP2797等高性能解决方案则有效击破各项难题，助推储能BMS“披荆斩棘”，为客户提供更理想的产品选择。

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原文标题：“披荆斩棘”的储能BMS

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