德州仪器储能系统解决方案的技术亮点

在全球能源转型背景下，储能系统正迎来智能化、高效化、绿色化的革新。为了助力工程师更好掌握设计要点，德州仪器围绕储能系统设计核心考量、应用场景和技术探索开展一场技术研讨会，深入解读和分享 TI 的创新方案与技术亮点。

技术亮点

储能 BMS 架构及 TI 系统解决方案

高压电池储能系统

因应高压储能系统对提高电池数据准确性、实现 1500V 高压系统隔离和更可靠的电池热管理和寿命预测的需求，并满足相应的功能安全要求和 EMC 标准， TI 推出了一系列适用于高压储能 BMS 的参考设计，覆盖BMU、BCU 和 HMU，构成高压 1500V 电池簇电池管理一站式系统方案：

面向储能系统的高达 1500V 可堆叠电池管理单元参考设计（TIDA-010279）

这是一种全面的电芯温度传感和高电芯电压精度锂离子 (Li-ion)、磷酸铁锂 (LiFePO4) 电池包 (52 芯)。该设计可监控每个电芯的电压和电芯温度，并保护电池包以确保安全使用。该设计支持菊花链和控制器局域网 (CAN) 接口，用于高达 1500V 电池储能系统的可堆叠通信。得益于这些特性，该参考设计适用于高容量电池包应用。

面向储能系统的可堆叠电池管理单元参考设计（TIDA-010271）

这是一种全面的电芯温度检测和高电芯电压精度锂离子 (Li-ion)、磷酸铁锂 (LiFePO4) 电池包（32 芯）。该设计可监控每个电芯的电压和电芯温度，并保护电池包以确保安全使用；使用板载和非板载菊花链通信接口，以实现具有成本效益的堆叠式总线连接。

适用于储能系统的电池控制单元参考设计（TIDA-010253）

该设计适用于高容量电池架应用的中央控制器，提供高压继电器驱动电路、通信接口（包括 RS-485、控制器局域网 (CAN)、菊花链和以太网）、湿度传感器的可扩展接口、高压模数转换器 (ADC) 和电流传感器。

适用于储能系统的电池控制单元参考设计（TIDA-010272）

该设计可以监测四个高压总线输入、一个分流电流与温度，以及电池的一个绝缘阻抗，从而确保电池架的安全运行。该设计提供板载串行外设接口 (SPI) 和非板载菊花链通信接口，使堆叠连接更加经济高效，并且具备加强的绝缘保护。得益于这些特性，该参考设计适用于高容量电池架应用。

低压电池储能系统

户用储能（RESS）系统一般为 48V 或 800V 以下，采用的是低压电池包的并联实现扩容，通常使用背靠背低压和较低成本 MOS 作为充放电的开关，因此就需要可靠和稳定的器件控制MOS的开通和关断。低成本和轻量化逐渐成为低压电池储能设计时会考虑的难点。为此，TI 推出了一款兼具性能和成本优化型的系统方案：

面向 48V 至 1500V 储能系统的高精度电池管理单元参考设计（TIDA-010247）

采用 80MHz Arm Cortex-M0+ 核的 MCU——MSPM0G3519，具有512KB 双组闪存和 128KB SRAM，外设支持 2 路 CAN-FD 和各 3 路的 I2C 和 SPI。大内存和丰富的外设使其适用于低压 BMS 的系统设计中主控 MCU。

采用堆叠式 BQ769x2 电池监测器系列的高侧 N 沟道 MOSFET 控制（多达 32 节串联）电池管理单元 (BMU)，设计了安全可靠的充放电 MOSFET 的驱动电路，可以驱动多达 8 对的 MOSFET，从而支持更大的充放电电流，大于 100A 的恒定电流。

技术亮点

前沿技术探索

电池包间均衡方案

主要用于串联 BMS 架构，在这种架构下如果存在新旧电池包混用或者出厂容差较大的情况，随着使用时间的推移电池包间的健康度差异则会变大，也会限制整个系统的容量。与现有的后期人工维护方式对比，TI 的电池包主动均衡架构能够：

利用 24V 辅源 BUS 作为能量中转站，无需改变系统架构

双向 DC/DC 主动均衡模块可实现任意 Pack-to-Pack 能量传输

自动均衡，无需人工维护

TI 无线电池管理系统方案

简化电池包结构设计，减小体积

生产、安装与维护灵活、简单

消除通信线缆与连接器，减低失效率，延长产品寿命

无线通信，无需电器隔离，简化隔离设计

两级式架构，有节省 BCU 的可能