TI多款BMS AFE前端应对不断扩展的储能需求

发布时间:2023-12-15 10:54  

目前储能系统种类很多,主要取决于电压和电池以及系统容量。

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针对发电侧的储能,主要容量从兆瓦到吉瓦级别,通常这些系统的电池电压组都在800V至1500V,电池组容量将达到280-Ah,可能要连续运行500个小时以上。发电侧储能负责调峰、调频、缓解电网阻塞等作用,与风能和太阳能共同工作,打造友好型电网。

而商业和工业储能,50千瓦到一兆瓦区间,电压500V-1500V区间,主要位于商业中心、工厂或快充站附近,除了可以解决调峰问题之外,特别是针对快充站,可以解决电网无法支持的瞬时大功率。

住宅区则是与屋顶太阳能板相结合形成微电网,由于储能容量不大,因此一般都是48V或100V产品。

不同的储能结构,对于BMS(电池管理系统)要求不同,总体来说,BMS需要具有三大特质,包括功率密度、低Iq以及高精确度和准确度。功率密度是储能系统的关键,ESS(能量存储系统)的电压取决于系统内电池的堆叠,更高的功率就意味着更高的电压,更多的电芯,因此需要一个BMS可以同时监控更多通道,才可以提升功率密度。其次,储能系统需要尽可能的延长电池寿命,因此BMS系统需要消耗更小的功率,才能延长电池的寿命,这就要求芯片具有更低的静态电流Iq;第三,BMS需要了解电池的各个方面,这就需要系统精度更高,特别是针对不同化学成分的电池,放电曲线不同,精度要求也不同,但20%到80%的检测非常重要。

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对于高压ESS系统而言,要采用分立方案,需要包括BMU和CMU两部分,每个Rack为200V-1500V,每个Pack为51.2V至204.8V,电芯数量由16个至64个不等。其中BMU负责每个pack的均衡、电压监控和温度监控,BCU负责测量电流、电压监控、SoC计算、通信等等。

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Pack彼此间的通信,可以有两种通信方式,需要更长的通信距离并且系统更复杂时,应选择CAN,而相对比较小或者有性价比要求的系统,可以选择菊花链通信方式。

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对于住宅储能系统而言,电压要低得多,一般都是48V或者并联100V系统,因此BMU和CMU可以集成,因此系统要负责包括电压、电流以及温度监控。

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对于任何储能系统而言,安全都是至关重要的,各地区针对ESS、电池包以及PCS出台了相应的法律法规,另外包括EMC也有严格的限制。而随着安全可靠性的要求不断提升,功能安全也正在有更多的监管出台。

针对不同的储能系统,TI推出了多款BMS AFE与其适配。

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首先是TI的BQ79616,这是一款支持16节的BMS模拟前端,并带有监视器功能,支持菊花链通信,由于电流需要专门的BCU进行测试,因此BQ79616不带电流检测功能。

另外一个产品是集成BMU和BCU功能的BQ79652,带有电流检测功能,专为户用储能所开发。

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值得一提的是,TI还推出了多种参考设计,以方便开发者。比如TIDA-010271针对ESS的可堆叠电池管理单元参考设计,以及TIDA-010216, TIDA-010208, TIDA-010247三款基于BQ79652的参考设计。

文章来源于:ECCN    原文链接
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