電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）當前，全球儲能市場高速發(fā)展，中國市場更是以56.83% （EESA數(shù)據(jù)，2024年）的全球新型儲能裝機占比引領行業(yè)發(fā)展。根據(jù)國家智能制造專家委員會和CNESA的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2023年中國新型儲能產(chǎn)值突破3000億元；2024年新型儲能累計裝機規(guī)模首次超過抽水蓄能，達到78.3GW；到2030年，中國新型儲能累計裝機將達到220GW，行業(yè)總產(chǎn)值將超過3萬億元。

在新型儲能市場中，BESS（Battery Energy Storage System，電池儲能系統(tǒng)）占據(jù)市場主導地位。隨著裝機規(guī)模不斷擴大，BESS對能量密度、系統(tǒng)效率、運維效率和成本效益的需求進一步提升，給系統(tǒng)設計帶來了新的挑戰(zhàn)。為此，德州儀器（TI）推出1500V高壓電池簇電池管理一站式系統(tǒng)方案、電池包主動均衡和無線電池管理等解決方案，幫助行業(yè)應對這些挑戰(zhàn)。

三大終端需求推動BESS市場爆發(fā)

從BESS市場分布來看，鋰電儲能在整個新型儲能市場的裝機量占比持續(xù)保持在90%以上的高位水平，且與快速發(fā)展的新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)形成了良好的協(xié)同效應，有力支撐新型電力系統(tǒng)構建。此外，鈉離子電池作為一種非鋰儲能技術，在能量密度、循環(huán)壽命和安全性等方面持續(xù)突破，也受到市場關注。

技術和產(chǎn)品的進步讓BESS擺脫了傳統(tǒng)抽水儲能的部署位置限制，在多元化的應用場景里快速落地。在2025創(chuàng)新儲能技術論壇上，德州儀器系統(tǒng)工程師林凱著重提到了三大應用場景：源網(wǎng)側儲能(GESS)、工商業(yè)儲能(C&I ESS)和家用儲能(RESS)。其中，源網(wǎng)側儲能主要用于并網(wǎng)光伏/風力發(fā)電站、輸電和配電設備，幫助電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰，裝機規(guī)?；境^1MWh；工商業(yè)儲能主要部署于商業(yè)設施、辦公大樓、工廠、微電網(wǎng)等場景里，顯著提升了企業(yè)能源利用和管理的效率，裝機規(guī)模在50kWh-1MWh之間；家用儲能多為“家用儲能系統(tǒng)+屋頂光伏板”，用于自發(fā)自用/負載削峰填谷，裝機規(guī)模在1kWh-30kWh之間。

《2025-2029年中國儲能產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及投資前景預測報告》指出，當前中國BESS市場仍以源網(wǎng)側儲能為主導，但包括工商業(yè)儲能和家用儲能在內(nèi)的用戶側儲能在快速增長，輔以峰谷電價差擴大，用戶側儲能經(jīng)濟性顯著提升。

三大市場背后，BESS主要采用的擴容方式是電池并聯(lián)系統(tǒng)和電池串聯(lián)系統(tǒng)。其中，并聯(lián)BMS的系統(tǒng)電壓與單體電池包一致，因此也稱為低壓BMS，主要面向家用和移動儲能場景，需要解決并聯(lián)電池包的環(huán)流問題，且在尺寸、輕量化和低成本方面有更嚴苛的要求；串聯(lián)BMS將多個電池包串聯(lián)，總電壓為各電池包電壓之和，因此也稱為高壓BMS，目前最典型的應用是1500V儲能系統(tǒng)，需解決串聯(lián)電池包的電壓均衡與容量匹配等問題，未來的發(fā)展方向包括通過電化學阻抗分析提升熱管理水平，以及引入無線BMS等。

綜上，當前BESS正經(jīng)歷技術迭代與市場擴容的雙重驅動，隨著越來越多的清潔能源接入電網(wǎng)，BESS能讓電力基礎設施更好地適應需求變化，提升能源系統(tǒng)的整體韌性，幫助全球主要國家和地區(qū)實現(xiàn)自己的“碳排放”目標。同時，技術創(chuàng)新和需求增長也在推動BESS呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢。電芯層面，更大容量、更長壽命、更高安全的電芯是行業(yè)持續(xù)不變的追求；系統(tǒng)層面，改進的熱管理、更快的均衡速度和高效的運維是后續(xù)升級的大趨勢。

展開來看系統(tǒng)層面的趨勢，如下：

熱管理：傳統(tǒng)BESS主要采用風冷這樣的被動散熱，散熱效率不高，且容易因散熱不均勻出現(xiàn)熱失控的問題，智能液冷+全域溫控的方式逐漸成為行業(yè)主流。

均衡速度：以電池包均衡來看，傳統(tǒng)BESS采用的電池包被動均衡技術是一種相對簡單的均衡方式，效率比較低、均衡速度比較慢，導致系統(tǒng)中一部分電能轉化為熱能被消耗。電池包主動均衡在均衡效率、能量利用率和減少能量浪費等方面優(yōu)勢明顯。BESS系統(tǒng)迭代過程中新舊電池共用的挑戰(zhàn)進一步推動了電池包主動均衡技術的普及。

系統(tǒng)運維：人工智能（AI）、數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展讓BESS在預測性維護系統(tǒng)和遠程監(jiān)控方面的能力大幅提升，使得需要人工干預的場景越來越少。

隨著BESS逐漸向高效率和高安全方向邁進，對系統(tǒng)中的關鍵子系統(tǒng)——BMS（電池管理系統(tǒng)）、PCS（儲能變流器）也提出了新的要求。比如，BMS需要實現(xiàn)精度、效率和均衡速度的突破；PCS的高效率轉換技術和拓撲結構優(yōu)化也在持續(xù)迭代。同時，BESS還有一個趨勢是不容忽視的，即受到光伏系統(tǒng)的啟發(fā)，系統(tǒng)直流側電壓從不超過1000V提升至不超過1500V。

相較于1000V儲能系統(tǒng)，1500V儲能系統(tǒng)在電池能量密度與功率密度方面都有著較大的提升。同時，將系統(tǒng)中線纜、BMS硬件模塊、變流器等部件的耐壓等級從不超過1000V提升至不超過1500V，相同容量的BESS中設備數(shù)量將減少，降低了設備成本，也降低了土建的成本。另外，1500V 儲能系統(tǒng)能夠更高效地與1500V光伏系統(tǒng)兼容，減少能量轉換環(huán)節(jié)，也帶來效率和成本的優(yōu)化。

不過，1500V儲能系統(tǒng)的規(guī)?；瘧靡裁媾R一些關鍵的技術挑戰(zhàn)。首先，一個較為直觀的挑戰(zhàn)是高壓環(huán)境下的可靠性難題，對絕緣與耐壓的要求升級，且需要適配更高耐壓等級的功率器件；其次是高壓串聯(lián)下的精準控制挑戰(zhàn)，從1000V到1500V，采用相同電壓等級的電芯，串聯(lián)電芯的數(shù)據(jù)就會顯著增加，為實現(xiàn)系統(tǒng)的一致性，對高精度電池監(jiān)測技術有著更高的要求。

助力實現(xiàn)1500V大容量BESS

為應對上述趨勢和挑戰(zhàn)，德州儀器憑借先進的電池管理、隔離、電流檢測和高壓電源轉換技術，為住宅儲能、工商業(yè)儲能和1500V儲能系統(tǒng)設計提供全面支持。

TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM是德州儀器推出的一款高達1500V的高壓鋰離子(Li-ion)和磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池簇組合參考設計，包含了三個核心參考設計，分別是：

TIDA-010279：其是一個電池監(jiān)測單元 (BMU)參考設計，采用 BQ78706 電池管理芯片,支持52芯電壓和溫度檢測，并保護電池包以確保安全使用。

TIDA-010272：該參考設計面向高壓監(jiān)測單元 (HMU)，可以監(jiān)測四個高壓總線輸入、一個分流電流與溫度，以及電池的一個絕緣阻抗。25℃時總線電壓精度為±0.5%；25℃且<10A時分流電流誤差為 ±10mA；25℃且>10A時分流電流誤差為±0.1%，可確保電池簇的安全運行。

TIDA-010253：該參考設計是一款適用于高壓鋰離子、磷酸鐵鋰電池簇的中央控制器，即電池控制單元 (BCU)，以ARM? Cortex?-R5F MCU為主控，通信接口包括RS-485、CAN、菊花鏈和以太網(wǎng)，適用于高容量電池簇應用。

TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM，圖源：德州儀器

TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM系統(tǒng)框圖，圖源：德州儀器

林凱表示，高可靠的BMU、高精度的HMU，以及高實時的BCU讓這一系統(tǒng)方案形成了一個完整的BESS系統(tǒng)，可監(jiān)控每個電芯的電壓、電芯溫度、電池簇電壓、電池簇電流、絕緣阻抗，并保護電池包以確保安全使用。此外，該參考設計還有一個特性優(yōu)勢在于擴展活性，開發(fā)人員可以選擇具有數(shù)據(jù)重新計時和環(huán)形架構的穩(wěn)健菊花鏈通信，用于采用菊花鏈的多模塊電池；也可以選擇高達1500V的CAN接口，支持堆疊結構，用于支持CAN的多模塊電池。另外，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM也適用于住宅、商業(yè)、工業(yè)和電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的大容量電池簇應用。

同時，他指出，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM也是德州儀器助力實現(xiàn)安全可靠儲能系統(tǒng)的代表性方案。在該方案設計實現(xiàn)過程中，使用了大量滿足不同功能安全的器件，來實現(xiàn)整個方案層面的功能安全目標。比如，方案中的AFE芯片BQ78706符合ISO 26262 ASIL B汽車功能安全等級，高壓電池簇監(jiān)控器BQ79731-Q1則符合ISO 26262 ASIL D汽車功能安全等級。通過這些芯片可實現(xiàn)各種可靠的電芯和電池包檢測，進而實現(xiàn)系統(tǒng)級的功能安全目標。在系統(tǒng)電氣設計層面，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM里面的電壓隔離器件能夠幫助1500V儲能系統(tǒng)實現(xiàn)5000M海拔下高達15mm的爬電距離。

除了TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM，德州儀器在2025慕尼黑上海電子展上還展示了面向48V至1500V儲能系統(tǒng)的高精度電池管理單元參考設計TIDA-010247，既可以用于面向48V系統(tǒng)、移動儲能和住宅BESS的低壓應用，也可以通過CAN接口的堆疊功能用于1500V商業(yè)和工業(yè)BESS的BMU。

TIDA-010247通過堆疊兩個高精度電池監(jiān)測器和保護器BQ769x2來監(jiān)測多達32個串聯(lián)電池電芯的電壓、電池包電流和溫度數(shù)據(jù)，25℃下磷酸鐵鋰電池電壓測量誤差小于±1.8mV。該參考設計提供出色的保護功能，包括強大的可編程電池電芯和系統(tǒng)保護，以及反向充電器和電池包側高電壓保護，可以應對電芯過壓、電芯欠壓、過熱和充放電過流以及短路放電等各種異常情況。TIDA-010247采用低功耗MSPM0 MCU 系列產(chǎn)品 MSPMP0G3519來控制整個系統(tǒng)，具有超低的運輸模式電流消耗(10μA)和待機模式電流消耗(300μA)。

TIDA-010247，圖源：德州儀器

TIDA-010247可以適用于高壓BMS的應用場景，該參考設計支持通過CAN接口堆疊至1500V的高壓。林凱稱，在1500V儲能系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，如果客戶需要進一步降低成本來提升競爭力，TIDA-010247則是一款高性價比的方案，且同樣能夠保障儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

上述幾款方案對打造1500V儲能系統(tǒng)的BMS子系統(tǒng)非常有幫助，提升BMS系統(tǒng)的開發(fā)效率并增強安全可靠性。在整個儲能系統(tǒng)中，BMS、PCS和EMS（能量管理系統(tǒng)）之間的三級聯(lián)動控制策略是提升系統(tǒng)性能的關鍵。

在PCS方面，傳統(tǒng)48V電池用的PCS兩級式架構，包括開環(huán)的隔離DC/DC和閉環(huán)的非隔離DC/DC，因此整體系統(tǒng)的效率較低。德州儀器推出的SRC-DAB轉換器參考設計創(chuàng)新性地采用單級架構，提升PCS的轉換效率。該參考設計提供非常寬的電壓適配范圍，可以支持從40V-60V轉向350V-550V的高壓母線，來實現(xiàn)兩者之間高效的雙向傳輸。同時，這款SRC-DAB的控制算法采用的是4個自由度的控制算法，能夠實現(xiàn)全范圍的ZVS，提升整體的系統(tǒng)效率。

主動均衡讓電池包更高效

上述提到，隨著BESS電壓不斷提高，部署規(guī)模持續(xù)攀升，傳統(tǒng)電池包被動均衡技術的局限性日益顯著，電池包主動均衡技術因其高效能量管理能力逐漸成為行業(yè)關注的焦點。此外，BESS系統(tǒng)迭代過程中存在的新老電池包混用問題，進一步加快了電池包被動均衡技術的淘汰節(jié)奏，這種方式僅能處理電壓均衡，無法解決容量、內(nèi)阻等參數(shù)的不一致性，在長周期運行中，電池簇不一致性會持續(xù)累積，最終導致整包容量提前衰減?，F(xiàn)階段的解決方式是運維人員上門去檢測然后進行充放電，人力成本非常高，但運維效率又比較低。

電池包主動均衡技術則能夠對電池包進行全維度均衡管理，提升電池包的動態(tài)響應能力和能量利用率，并借助能量轉換器件減少了均衡過程中的能量損耗。林凱介紹稱，德州儀器的電池包主動均衡方案有很多特征優(yōu)勢，其采用簡單的硬件架構和控制算法，降低了客戶升級的門檻。為了幫助客戶實現(xiàn)平滑升級，該參考設計利用24V輔源BUS作為能量中轉站，無需改變系統(tǒng)架構，可將功能模塊直接嵌入到原來的系統(tǒng)中。由于是自動均衡，無需人工維護。

基于諧振雙有源橋的有源包間均衡參考設計，圖源：德州儀器

德州儀器的這款參考設計基于諧振雙有源橋，只需要兩個半橋就可以實現(xiàn)任意包間(Pack-to-Pack)的隔離雙向傳輸，支持的電池電壓范圍為40-60V，額定BUS電壓為24V，最大充/放電電流為5A。該參考設計通過具有成本優(yōu)勢的C2000? MCU TMS320F2800137進行控制，采用諧振+變頻的創(chuàng)新控制算法，可以實現(xiàn)全范圍ZVS，充電模式和放電模式均可實現(xiàn)95%峰值效率。加之該方案的拓撲電路簡單易用，具備低BOM成本優(yōu)勢。

無線BMS帶來無限可能

隨著儲能系統(tǒng)對能量密度、結構優(yōu)化和運維效率的要求進一步提升，傳統(tǒng)BMS依賴的線束和連接器成為瓶頸，無線BMS通過無線通信技術突破物理限制，成為儲能系統(tǒng)升級的趨勢之一。

無線BMS消除了線束和連接器占用的空間，可提升系統(tǒng)能量密度，并減少系統(tǒng)中的故障點，支持遠程診斷，進而提升運維效率。同時，無線BMS的靈活性優(yōu)勢也是非常明顯的，支持模塊化更換故障電池包，適應不同規(guī)模儲能項目的需求，也能夠避免因單點失效導致整體系統(tǒng)更換，降低維修難度和維修成本。這種靈活的分布式管理，也更加契合微電網(wǎng)及可再生能源存儲需求。

當然，無線BMS方案設計也面臨著一些挑戰(zhàn)，比如需要實現(xiàn)準確的計量和監(jiān)測，需要確?？煽?、快速地通信，對數(shù)據(jù)安全/網(wǎng)絡安全有更高的要求等。為幫助開發(fā)人員應對無線BMS的設計挑戰(zhàn)，德州儀器推出了可堆疊無線電池管理單元參考設計，其特征性能如下：無線吞吐量高達1.2Mbps，鏈路預算高達103.6dBm，無線主節(jié)點功耗小于100uA，從節(jié)點功耗小于70uA。支持100個節(jié)點擴展，每節(jié)點延遲小于2ms/16ms（1主節(jié)點/8從節(jié)點），傳輸可靠性大于99.999%，丟包率小于10E-7 ，網(wǎng)絡重組時間小于110ms。

可堆疊無線電池管理單元，圖源：德州儀器

林凱認為，借助這款參考設計，設計人員有望將儲能系統(tǒng)傳統(tǒng)的三級式架構（電池簇級、電池包級、電芯級）簡化為兩級式架構，節(jié)省儲能系統(tǒng)里的BCU。

無論是在功能安全還是信息安全方面，這款設計都能夠為最終應用提供出色的安全保障。該參考設計采用的無線芯片CC2662-Q1，其通信協(xié)議滿足ASIL-D認證；其信息安全的開發(fā)遵循德州儀器的信息安全設計流程，該流程滿足ISO21434 認證。需要特別指出的是，該參考設計無需德州儀器軟件許可費用，以低成本幫助儲能系統(tǒng)廠商提升商用優(yōu)勢。

結語

在全球能源轉型加速的背景下，萬億級儲能市場的藍海已全面展開。從1500V儲能系統(tǒng)帶來的效率革命與成本優(yōu)化，到主動均衡技術破解新舊電池混用難題、提升能量利用率，再到無線BMS以“去線束化”重構系統(tǒng)架構，每一項創(chuàng)新都在推動BESS的高效與可靠性往下一個高度發(fā)展。

作為一家全球化半導體設計與制造企業(yè)，德州儀器用一系列的方案展示了自己在儲能領域的協(xié)同創(chuàng)新能力，這些參考方案將推動1500V儲能系統(tǒng)、電池包主動均衡技術和無線BMS等創(chuàng)新方案快速落地。同時，通過高度安全可靠的器件，德州儀器也能夠充分保障這些系統(tǒng)的電池管理功能安全、系統(tǒng)電氣功能安全和信息安全，助力萬億儲能藍圖在安全、高效、可持續(xù)的軌道上加速鋪展。