電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）當(dāng)前，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)高速發(fā)展，中國市場(chǎng)更是以56.83% （EESA數(shù)據(jù)，2024年）的全球新型儲(chǔ)能裝機(jī)占比引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。根據(jù)國家智能制造專家委員會(huì)和CNESA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2023年中國新型儲(chǔ)能產(chǎn)值突破3000億元；2024年新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模首次超過抽水蓄能，達(dá)到78.3GW；到2030年，中國新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到220GW，行業(yè)總產(chǎn)值將超過3萬億元。

在新型儲(chǔ)能市場(chǎng)中，BESS（Battery Energy Storage System，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)）占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。隨著裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，BESS對(duì)能量密度、系統(tǒng)效率、運(yùn)維效率和成本效益的需求進(jìn)一步提升，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)均衡和無線電池管理等解決方案，幫助行業(yè)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

三大終端需求推動(dòng)BESS市場(chǎng)爆發(fā)

從BESS市場(chǎng)分布來看，鋰電儲(chǔ)能在整個(gè)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)的裝機(jī)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(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)形成了良好的協(xié)同效應(yīng)，有力支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。此外，鈉離子電池作為一種非鋰儲(chǔ)能技術(shù)，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(chǎng)關(guān)注。

技術(shù)和產(chǎn)品的進(jìn)步讓BESS擺脫了傳統(tǒng)抽水儲(chǔ)能的部署位置限制，在多元化的應(yīng)用場(chǎng)景里快速落地。在2025創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)論壇上，德州儀器系統(tǒng)工程師林凱著重提到了三大應(yīng)用場(chǎng)景：源網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能(GESS)、工商業(yè)儲(chǔ)能(C&I ESS)和家用儲(chǔ)能(RESS)。其中，源網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能主要用于并網(wǎng)光伏/風(fēng)力發(fā)電站、輸電和配電設(shè)備，幫助電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰，裝機(jī)規(guī)模基本超過1MWh；工商業(yè)儲(chǔ)能主要部署于商業(yè)設(shè)施、辦公大樓、工廠、微電網(wǎng)等場(chǎng)景里，顯著提升了企業(yè)能源利用和管理的效率，裝機(jī)規(guī)模在50kWh-1MWh之間；家用儲(chǔ)能多為“家用儲(chǔ)能系統(tǒng)+屋頂光伏板”，用于自發(fā)自用/負(fù)載削峰填谷，裝機(jī)規(guī)模在1kWh-30kWh之間。

《2025-2029年中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》指出，當(dāng)前中國BESS市場(chǎng)仍以源網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能為主導(dǎo)，但包括工商業(yè)儲(chǔ)能和家用儲(chǔ)能在內(nèi)的用戶側(cè)儲(chǔ)能在快速增長，輔以峰谷電價(jià)差擴(kuò)大，用戶側(cè)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性顯著提升。

三大市場(chǎng)背后，BESS主要采用的擴(kuò)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(dòng)儲(chǔ)能場(chǎng)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(yán)苛的要求；串聯(lián)BMS將多個(gè)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(yīng)用是1500V儲(chǔ)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(xué)阻抗分析提升熱管理水平，以及引入無線BMS等。

綜上，當(dāng)前BESS正經(jīng)歷技術(shù)迭代與市場(chǎng)擴(kuò)容的雙重驅(qū)動(dòng)，隨著越來越多的清潔能源接入電網(wǎng)，BESS能讓電力基礎(chǔ)設(shè)施更好地適應(yīng)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(shí)現(xiàn)自己的“碳排放”目標(biāo)。同時(shí)，技術(shù)創(chuàng)新和需求增長也在推動(dòng)BESS呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)。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(jìn)的熱管理、更快的均衡速度和高效的運(yùn)維是后續(xù)升級(jí)的大趨勢(shì)。

展開來看系統(tǒng)層面的趨勢(shì)，如下：

熱管理：傳統(tǒng)BESS主要采用風(fēng)冷這樣的被動(dòng)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(dòng)均衡技術(shù)是一種相對(duì)簡單的均衡方式，效率比較低、均衡速度比較慢，導(dǎo)致系統(tǒng)中一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能被消耗。電池包主動(dòng)均衡在均衡效率、能量利用率和減少能量浪費(fèi)等方面優(yōu)勢(shì)明顯。BESS系統(tǒng)迭代過程中新舊電池共用的挑戰(zhàn)進(jìn)一步推動(dòng)了電池包主動(dòng)均衡技術(shù)的普及。

系統(tǒng)運(yùn)維：人工智能（AI）、數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展讓BESS在預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控方面的能力大幅提升，使得需要人工干預(yù)的場(chǎng)景越來越少。

隨著BESS逐漸向高效率和高安全方向邁進(jìn)，對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵子系統(tǒng)——BMS（電池管理系統(tǒng)）、PCS（儲(chǔ)能變流器）也提出了新的要求。比如，BMS需要實(shí)現(xiàn)精度、效率和均衡速度的突破；PCS的高效率轉(zhuǎn)換技術(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化也在持續(xù)迭代。同時(shí)，BESS還有一個(gè)趨勢(shì)是不容忽視的，即受到光伏系統(tǒng)的啟發(fā)，系統(tǒng)直流側(cè)電壓從不超過1000V提升至不超過1500V。

相較于1000V儲(chǔ)能系統(tǒng)，1500V儲(chǔ)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(shí)，將系統(tǒng)中線纜、BMS硬件模塊、變流器等部件的耐壓等級(jí)從不超過1000V提升至不超過1500V，相同容量的BESS中設(shè)備數(shù)量將減少，降低了設(shè)備成本，也降低了土建的成本。另外，1500V 儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠更高效地與1500V光伏系統(tǒng)兼容，減少能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，也帶來效率和成本的優(yōu)化。

不過，1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用也面臨一些關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，一個(gè)較為直觀的挑戰(zhàn)是高壓環(huán)境下的可靠性難題，對(duì)絕緣與耐壓的要求升級(jí)，且需要適配更高耐壓等級(jí)的功率器件；其次是高壓串聯(lián)下的精準(zhǔn)控制挑戰(zhàn)，從1000V到1500V，采用相同電壓等級(jí)的電芯，串聯(lián)電芯的數(shù)據(jù)就會(huì)顯著增加，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一致性，對(duì)高精度電池監(jiān)測(cè)技術(shù)有著更高的要求。

助力實(shí)現(xiàn)1500V大容量BESS

為應(yīng)對(duì)上述趨勢(shì)和挑戰(zhàn)，德州儀器憑借先進(jìn)的電池管理、隔離、電流檢測(cè)和高壓電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，為住宅儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能和1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供全面支持。

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

TIDA-010279：其是一個(gè)電池監(jiān)測(cè)單元 (BMU)參考設(shè)計(jì)，采用 BQ78706 電池管理芯片,支持52芯電壓和溫度檢測(cè)，并保護(hù)電池包以確保安全使用。

TIDA-010272：該參考設(shè)計(jì)面向高壓監(jiān)測(cè)單元 (HMU)，可以監(jiān)測(cè)四個(gè)高壓總線輸入、一個(gè)分流電流與溫度，以及電池的一個(gè)絕緣阻抗。25℃時(shí)總線電壓精度為±0.5%；25℃且<10A時(shí)分流電流誤差為 ±10mA；25℃且>10A時(shí)分流電流誤差為±0.1%，可確保電池簇的安全運(yùn)行。

TIDA-010253：該參考設(shè)計(jì)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(yīng)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(shí)時(shí)的BCU讓這一系統(tǒng)方案形成了一個(gè)完整的BESS系統(tǒng)，可監(jiān)控每個(gè)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(hù)電池包以確保安全使用。此外，該參考設(shè)計(jì)還有一個(gè)特性優(yōu)勢(shì)在于擴(kuò)展活性，開發(fā)人員可以選擇具有數(shù)據(jù)重新計(jì)時(shí)和環(huán)形架構(gòu)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(dá)1500V的CAN接口，支持堆疊結(jié)構(gòu)，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(chǔ)能系統(tǒng)的大容量電池簇應(yīng)用。

同時(shí)，他指出，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM也是德州儀器助力實(shí)現(xiàn)安全可靠儲(chǔ)能系統(tǒng)的代表性方案。在該方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中，使用了大量滿足不同功能安全的器件，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)方案層面的功能安全目標(biāo)。比如，方案中的AFE芯片BQ78706符合ISO 26262 ASIL B汽車功能安全等級(jí)，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(jí)。通過這些芯片可實(shí)現(xiàn)各種可靠的電芯和電池包檢測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的功能安全目標(biāo)。在系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)層面，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM里面的電壓隔離器件能夠幫助1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5000M海拔下高達(dá)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(chǔ)能系統(tǒng)的高精度電池管理單元參考設(shè)計(jì)TIDA-010247，既可以用于面向48V系統(tǒng)、移動(dòng)儲(chǔ)能和住宅BESS的低壓應(yīng)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(gè)高精度電池監(jiān)測(cè)器和保護(hù)器BQ769x2來監(jiān)測(cè)多達(dá)32個(gè)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(cè)量誤差小于±1.8mV。該參考設(shè)計(jì)提供出色的保護(hù)功能，包括強(qiáng)大的可編程電池電芯和系統(tǒng)保護(hù)，以及反向充電器和電池包側(cè)高電壓保護(hù)，可以應(yīng)對(duì)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(gè)系統(tǒng)，具有超低的運(yùn)輸模式電流消耗(10μA)和待機(jī)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(yīng)用場(chǎng)景，該參考設(shè)計(jì)支持通過CAN接口堆疊至1500V的高壓。林凱稱，在1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中，如果客戶需要進(jìn)一步降低成本來提升競(jìng)爭(zhēng)力，TIDA-010247則是一款高性價(jià)比的方案，且同樣能夠保障儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

上述幾款方案對(duì)打造1500V儲(chǔ)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(qiáng)安全可靠性。在整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，BMS、PCS和EMS（能量管理系統(tǒng)）之間的三級(jí)聯(lián)動(dòng)控制策略是提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。

在PCS方面，傳統(tǒng)48V電池用的PCS兩級(jí)式架構(gòu)，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(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)創(chuàng)新性地采用單級(jí)架構(gòu)，提升PCS的轉(zhuǎn)換效率。該參考設(shè)計(jì)提供非常寬的電壓適配范圍，可以支持從40V-60V轉(zhuǎn)向350V-550V的高壓母線，來實(shí)現(xiàn)兩者之間高效的雙向傳輸。同時(shí)，這款SRC-DAB的控制算法采用的是4個(gè)自由度的控制算法，能夠?qū)崿F(xiàn)全范圍的ZVS，提升整體的系統(tǒng)效率。

主動(dòng)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(dòng)均衡技術(shù)的局限性日益顯著，電池包主動(dòng)均衡技術(shù)因其高效能量管理能力逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。此外，BESS系統(tǒng)迭代過程中存在的新老電池包混用問題，進(jìn)一步加快了電池包被動(dòng)均衡技術(shù)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(yùn)行中，電池簇不一致性會(huì)持續(xù)累積，最終導(dǎo)致整包容量提前衰減?，F(xiàn)階段的解決方式是運(yùn)維人員上門去檢測(cè)然后進(jìn)行充放電，人力成本非常高，但運(yùn)維效率又比較低。

電池包主動(dòng)均衡技術(shù)則能夠?qū)﹄姵匕M(jìn)行全維度均衡管理，提升電池包的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和能量利用率，并借助能量轉(zhuǎn)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(dòng)均衡方案有很多特征優(yōu)勢(shì)，其采用簡單的硬件架構(gòu)和控制算法，降低了客戶升級(jí)的門檻。為了幫助客戶實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，該參考設(shè)計(jì)利用24V輔源BUS作為能量中轉(zhuǎn)站，無需改變系統(tǒng)架構(gòu)，可將功能模塊直接嵌入到原來的系統(tǒng)中。由于是自動(dòng)均衡，無需人工維護(hù)。

基于諧振雙有源橋的有源包間均衡參考設(shè)計(jì)，圖源：德州儀器

德州儀器的這款參考設(shè)計(jì)基于諧振雙有源橋，只需要兩個(gè)半橋就可以實(shí)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(shè)計(jì)通過具有成本優(yōu)勢(shì)的C2000? MCU TMS320F2800137進(jìn)行控制，采用諧振+變頻的創(chuàng)新控制算法，可以實(shí)現(xiàn)全范圍ZVS，充電模式和放電模式均可實(shí)現(xiàn)95%峰值效率。加之該方案的拓?fù)潆娐泛唵我子?，具備低BOM成本優(yōu)勢(shì)。

無線BMS帶來無限可能

隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)能量密度、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和運(yùn)維效率的要求進(jìn)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(shù)突破物理限制，成為儲(chǔ)能系統(tǒng)升級(jí)的趨勢(shì)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(diǎn)，支持遠(yuǎn)程診斷，進(jìn)而提升運(yùn)維效率。同時(shí)，無線BMS的靈活性優(yōu)勢(shì)也是非常明顯的，支持模塊化更換故障電池包，適應(yīng)不同規(guī)模儲(chǔ)能項(xiàng)目的需求，也能夠避免因單點(diǎn)失效導(dǎo)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(chǔ)需求。

當(dāng)然，無線BMS方案設(shè)計(jì)也面臨著一些挑戰(zhàn)，比如需要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)量和監(jiān)測(cè)，需要確?？煽?、快速地通信，對(duì)數(shù)據(jù)安全/網(wǎng)絡(luò)安全有更高的要求等。為幫助開發(fā)人員應(yīng)對(duì)無線BMS的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，德州儀器推出了可堆疊無線電池管理單元參考設(shè)計(jì)，其特征性能如下：無線吞吐量高達(dá)1.2Mbps，鏈路預(yù)算高達(dá)103.6dBm，無線主節(jié)點(diǎn)功耗小于100uA，從節(jié)點(diǎn)功耗小于70uA。支持100個(gè)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展，每節(jié)點(diǎn)延遲小于2ms/16ms（1主節(jié)點(diǎn)/8從節(jié)點(diǎn)），傳輸可靠性大于99.999%，丟包率小于10E-7 ，網(wǎng)絡(luò)重組時(shí)間小于110ms。

可堆疊無線電池管理單元，圖源：德州儀器

林凱認(rèn)為，借助這款參考設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員有望將儲(chǔ)能系統(tǒng)傳統(tǒng)的三級(jí)式架構(gòu)（電池簇級(jí)、電池包級(jí)、電芯級(jí)）簡化為兩級(jí)式架構(gòu)，節(jié)省儲(chǔ)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(shè)計(jì)都能夠?yàn)樽罱K應(yīng)用提供出色的安全保障。該參考設(shè)計(jì)采用的無線芯片CC2662-Q1，其通信協(xié)議滿足ASIL-D認(rèn)證；其信息安全的開發(fā)遵循德州儀器的信息安全設(shè)計(jì)流程，該流程滿足ISO21434 認(rèn)證。需要特別指出的是，該參考設(shè)計(jì)無需德州儀器軟件許可費(fèi)用，以低成本幫助儲(chǔ)能系統(tǒng)廠商提升商用優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語

在全球能源轉(zhuǎn)型加速的背景下，萬億級(jí)儲(chǔ)能市場(chǎng)的藍(lán)海已全面展開。從1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來的效率革命與成本優(yōu)化，到主動(dòng)均衡技術(shù)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(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，每一項(xiàng)創(chuàng)新都在推動(dòng)BESS的高效與可靠性往下一個(gè)高度發(fā)展。

作為一家全球化半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與制造企業(yè)，德州儀器用一系列的方案展示了自己在儲(chǔ)能領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新能力，這些參考方案將推動(dòng)1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)、電池包主動(dòng)均衡技術(shù)和無線BMS等創(chuàng)新方案快速落地。同時(shí)，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(chǔ)能藍(lán)圖在安全、高效、可持續(xù)的軌道上加速鋪展。