一個陽光明媚的午后，商業(yè)辦公樓的光伏發(fā)電達到了峰值，建筑里的能源管理系統(tǒng)正精準存儲盈余電力。住戶驅(qū)車歸家期間，家中的儲能系統(tǒng)已悄然開啟：利用日間儲存的光能驅(qū)動冷熱系統(tǒng)，智能電表可同步精準調(diào)控電流與電壓。從工商業(yè)園區(qū)的精細化調(diào)度，到千家萬戶的能源自給自足，這場基于精確數(shù)據(jù)和智能化控制的能源革命，正在重塑我們的生活與工作。

儲能行業(yè)的進階之路

工商業(yè)儲能正成為新型儲能版圖的重要組成。它不僅能有效提升清潔能源的利用率，還能顯著降低電能傳輸過程中的損耗。通過將白天收集的可再生能源在需求高峰期釋放，工商業(yè)儲能實現(xiàn)了精準的用電轉(zhuǎn)移，大幅降低了企業(yè)的運營成本。這一從家庭到工廠的全場景覆蓋，標志著儲能已成為重塑電力基石的關(guān)鍵驅(qū)動力。

與此同時，能源應用逐漸走向終端用戶側(cè)，全球儲能市場正迎來爆發(fā)式增長。據(jù)高工產(chǎn)研數(shù)據(jù)，僅戶用儲能市場在 2025 年就以 25% 的增速持續(xù)發(fā)展，裝機規(guī)模達到 17.5 GWh。儲能系統(tǒng)不僅是家庭實現(xiàn)電力自由、節(jié)約開支的關(guān)鍵，更是邁向智慧、低碳生活方式的重要一步。

跨場景挑戰(zhàn)：從效率瓶頸到測量誤差

盡管應用場景不同，但工商儲與戶儲在技術(shù)層面面臨著相似的的設(shè)計挑戰(zhàn)：安全使用；精確測量電池電壓、溫度和電流；以及電芯和電池包之間快速的均衡能力。首先，安全性與可靠性是行業(yè)發(fā)展的底座，尤其是面對大規(guī)模的磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 電池組，在復雜環(huán)境或過流情況下存在被誤測的風險。其次，由于磷酸鐵鋰電池電壓曲線平坦，微小測量誤差即可造成顯著的剩余電量偏差，進而引發(fā)容量浪費、過充或過放并加速電池衰減。此外，由于負載變化，電池包電流消耗速率不一，易導致電量不平衡，降低 ESS 的最大可用電量并加速電池老化。同時，人工對新電池包進行頻繁充放電存在安全風險高、操作難度大、成本高且耗費人力等問題。這些嚴苛的系統(tǒng)級挑戰(zhàn)，最終都需要在半導體層面尋求突破，通過更精密、更可靠、更智能的芯片來構(gòu)建下一代儲能系統(tǒng)的“感知體系”與“決策大腦”。

TI 的技術(shù)創(chuàng)新路徑，直面儲能核心挑戰(zhàn)

儲能在分布式電網(wǎng)中調(diào)節(jié)供需、降低用戶用能成本的作用日益關(guān)鍵。為實現(xiàn)高效運作，這些儲能系統(tǒng)必須能夠?qū)崟r監(jiān)控、管理并響應不斷變化的運行狀況，而這些能力的實現(xiàn)直接依賴于半導體技術(shù)。為設(shè)計高效的儲能系統(tǒng)，TI 致力于從以下三個維度賦能儲能行業(yè)的持續(xù)演進：

電芯與電池包監(jiān)測：電池監(jiān)測集成電路 (AFE) 可測量電芯電壓、溫度和電池包電流，執(zhí)行電芯均衡并實現(xiàn)監(jiān)測與保護。TI 的電池包監(jiān)測器以高精度測量保障安全診斷與管理，而電芯監(jiān)測 AFE 在 CAN 或菊花鏈架構(gòu)中均表現(xiàn)優(yōu)異，可有效提升電池效率，延長使用時間、縮小尺寸并優(yōu)化成本。

安全可靠的儲能：TI 的高精度電池監(jiān)測器集成了保護與診斷功能，配合精確的電流檢測技術(shù)和具備基本/增強隔離的器件，保障高壓儲能系統(tǒng)及用戶的安全。同時，TI 提供的完整文檔及資源可助您高效完成功能安全認證，滿足 IEC 62619、UL 1973、IEC 60730 等嚴苛安全標準。

電源轉(zhuǎn)換：為提升光伏逆變器的功率密度與效率，需要集成先進的電池儲能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng) (PCS)。TI 的 GaN FET、柵極驅(qū)動器和實時微控制器可通過減少開關(guān)和傳導損耗、實現(xiàn)更高的開關(guān)頻率，來提高逆變器系統(tǒng)的功率密度。

TI 的技術(shù)創(chuàng)新方案，守護儲能安全

在 TI 豐富的儲能解決方案中，以下幾款核心的參考設(shè)計可憑借卓越的性能指標，助力開發(fā)者跨越設(shè)計挑戰(zhàn)：

適用于高達 1500V 的高壓電池儲能系統(tǒng)組合參考設(shè)計(TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM)包括三個參考設(shè)計，電壓高達 1500V。該解決方案結(jié)合的各個參考設(shè)計是電池管理單元 (TIDA-101279)、高壓管理單元 (TIDA-010272)、電池控制單元 (TIDA-010253)。該設(shè)計可監(jiān)控每個電芯的電壓、電芯溫度、總線電壓、總線電流、絕緣阻抗，并保護可用性以確保安全使用。得益于這些特性，該參考設(shè)計適用于高容量電池包應用。

面向 48V 至 1500V 儲能系統(tǒng)的高精度電池管理單元參考設(shè)計 (TIDA-010247)在保證性能的同時優(yōu)化了系統(tǒng)成本，采用 80MHz ArmCortex-M0+ 核的 MCU——MSPM0G3519，具有 512KB 雙組閃存和 128KB SRAM，外設(shè)支持 2 路 CAN-FD 和各 3 路的 I2C 和 SPI。大內(nèi)存和豐富的外設(shè)使其適用于低壓 BMS 的系統(tǒng)設(shè)計中主控 MCU。同時，該設(shè)計采用集成高邊驅(qū)動器的電池監(jiān)測芯片-BQ76972，并將其堆疊起來以支持最高 32 串電芯的監(jiān)測和保護。同時，通過安全可靠的 MSOFET 驅(qū)動電路設(shè)計，該設(shè)計可以驅(qū)動8對背對背放置的 MOSFET 以支持大于 100A 的持續(xù)放電電流。

52s 面向儲能系統(tǒng)的無線電池管理單元參考設(shè)計 (TIDA-010976)可以監(jiān)測高達 52 串電芯的電池包。wBMU 使用無線通信技術(shù)將每個電池的電壓和溫度數(shù)據(jù)實時傳遞到主機控制器。此設(shè)計通過使用無線通信替代傳統(tǒng)的菊花鏈或 CAN 等有線通信協(xié)議，節(jié)省了通信線束和連接器，從而減輕了系統(tǒng)的重量、體積并且降低了系統(tǒng)成本。 同時，無線連接可以避免線束連接/焊接等復雜的制造流程，而且在售后維護時更容易拆裝，從而有潛力減少人工成本。TI 的無線 BMS 協(xié)議具有極低的丟包率，并且徹底消除了傳統(tǒng)有線通信系統(tǒng)中線纜和連接器失效的影響，有潛力提升整個電池管理系統(tǒng)的通信魯棒性。