【導讀】隨著低碳可持續發展的逐步推進，對於智能儲能係統的需求量水漲船高。儲能係統可以使太陽能、風能等可再生能源更好地與電網進行整合

，幫助電網實現“削峰填穀”的調控效果。而要實現儲能係統高效安全運作，提高可再生能源的利用率
，則離不開內部電池管理係統（BMS）的參與。

不論是集中式儲能係統還是家庭儲能係統

，BMS都在其中發揮了關鍵作用。來自GGII（高工產業研究院）的預測顯示，至2025年
，中國儲能BMS市值將達到178億元（含出口海外），年複合增長率為47%。而在需求量激增的同時，儲能係統對於BMS也提出了更高的技術要求。

圖1：儲能係統工作原理

（圖源：www.innoliaenergy.com）

BMS：儲能係統的“大腦”

在儲能係統中，BMS的地位堪稱“大腦”。相比常見的BMS概念
，儲能係統中BMS的係統架構更為複雜
，承載的功能也更多。要實現儲能係統中高達上百萬顆電芯的實時監測和均衡管理
，絕非易事。

儲能係統的電池係統的組成，自下而上可以分為電芯、電池包、電池簇和電池係統四個層次。而儲能係統的BMS
，通常也根據儲能係統的電池係統架構設計成了從控、主控和總控三級架構。

圖2：儲能BMS的拓撲圖

（圖源：huasu-tech）

#1 從控是非常基礎的電池管理單元
，通常被稱為BMU（Battery Management Unit）。BMU負責電池包的管理
，一方麵要實時監測和采集電池包內部的運行信息，包括溫度、電壓、電流、SoC、SoH等；另一方麵要實現電池均衡策略的執行。此外
，采集的電池包信息還會通過通信鏈路與第二級進行通訊。

#2 主控則是在從控的上一層，負責電池簇的管理工作，通常被稱為BCU（Battery Cluster management Unit）。BCU一方麵實現對於電池簇的電壓、電流等信息的采集；另一方麵負責電池簇之間的均衡策略
，同時還要控製下一級的BMU完成對電池包的信息采集和彙總。一旦檢測到異常信息，BCU可以向出問題的電池包所在的BMU下達指令，通過電池包優化器來將問題電池包切出，從而確保電池簇的安全運行。

#3 總控通常被稱為BSU（Battery Stack managemnet Unit），也可稱為集中管理單元（CMU）。作(zuo)為(wei)更(geng)高(gao)層(ceng)級(ji)的(de)管(guan)理(li)單(dan)元(yuan)，該(gai)部(bu)分(fen)需(xu)要(yao)綜(zong)合(he)來(lai)自(zi)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)的(de)環(huan)境(jing)檢(jian)測(ce)信(xin)息(xi)
，製(zhi)定(ding)合(he)理(li)的(de)溫(wen)控(kong)策(ce)略(lve)
，提(ti)升(sheng)電(dian)池(chi)整(zheng)體(ti)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)。同(tong)時(shi)還(hai)要(yao)與(yu)外(wai)部(bu)的(de)溫(wen)控(kong)係(xi)統(tong)和(he)消(xiao)防(fang)安(an)全(quan)係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)互(hu)動(dong)
，做(zuo)到(dao)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)的(de)及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)、有效隔離和合理處理。

總結來說
，儲能係統中的BMS通過多級架構，實現了對於儲能係統中從電芯到電池包
、電池簇的多級狀態監測與預估、充放電控製、溫度管理、故障檢測、安全保護、shujutongxinhecunchudengyixiliedegongneng。taquebaolechunengxitongnenggouanquangaoxiaodichucuncongkezaishengnengyuanzhuanhuanerlaidedianneng，youhualeneibudianchidezhengtishouming，bingqiebangzhushixianyudianwangdebingwangliwanggaoxiaoqiehuan。

儲能係統的BMS，要求更為嚴苛

儲能係統中電池數量眾多，排列較為密集。大規模儲能係統中單個儲能艙的容量為0.5-2MWh

，內部單體電池數量可達數萬個；GWh級ji別bie的de儲chu能neng電dian站zhan，內nei部bu電dian芯xin數shu量liang則ze達da到dao了le上shang百bai萬wan個ge。這zhe意yi味wei著zhe一yi旦dan其qi中zhong一yi個ge電dian池chi單dan體ti發fa生sheng故gu障zhang產chan生sheng熱re失shi控kong，就jiu極ji易yi影ying響xiang周zhou圍wei的de電dian池chi一yi起qi發fa生sheng大da規gui模mo的de連lian鎖suo反fan應ying，造zao成cheng極ji大da的de損sun失shi。因yin此ci對dui於yu儲chu能neng係xi統tong的deBMS
，要求比電動汽車中的BMS更為嚴苛。

圖3：BMS的主要功能

（圖源：www.integrasources.com）

首先
，儲能係統具有深放電、長chang循xun環huan的de特te點dian，尤you其qi到dao電dian池chi係xi統tong後hou期qi
，對dui電dian池chi的de一yi致zhi性xing要yao求qiu更geng為wei敏min感gan。電dian池chi的de一yi致zhi性xing決jue定ding了le儲chu能neng係xi統tong循xun環huan壽shou命ming的de長chang短duan，也ye決jue定ding了le儲chu能neng係xi統tong每mei一yi次ci充chong放fang電dian深shen度du以yi及ji容rong量liang。因yin此ci，儲chu能neng係xi統tong對dui於yuBMS電池均衡能力要求更高。

另一方麵，BMS負(fu)責(ze)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)的(de)管(guan)理(li)
，保(bao)障(zhang)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)內(nei)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)的(de)高(gao)效(xiao)運(yun)行(xing)
，在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)也(ye)決(jue)定(ding)了(le)係(xi)統(tong)的(de)收(shou)益(yi)和(he)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)。因(yin)此(ci)也(ye)就(jiu)要(yao)求(qiu)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)的(de)BMS具有自動維護的功能。

從安全角度考慮
，儲能係統中BMS要具有防環流的設計，具備極強的抗幹擾能力
，並且具備更快的數據處理能力

、響(xiang)應(ying)速(su)度(du)和(he)通(tong)訊(xun)能(neng)力(li)。隻(zhi)有(you)具(ju)備(bei)更(geng)快(kuai)的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)能(neng)力(li)和(he)通(tong)訊(xun)能(neng)力(li)，才(cai)能(neng)確(que)保(bao)在(zai)某(mou)一(yi)電(dian)芯(xin)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)的(de)第(di)一(yi)時(shi)間(jian)就(jiu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)
，將(jiang)問(wen)題(ti)電(dian)池(chi)組(zu)分(fen)離(li)。

從多起儲能項目爆炸案例分析來看，主要來自幾個原因，包括電池本體缺陷、過電壓電流等保護裝置不足、主動熱管理不夠以及PCS、BMS
、EMS之間協調做的不夠好等。而如果有足夠可靠智能的BMS，那麼這些問題都可以提前獲得預警
，並通過一定的技術手段提前化解。

為了確保儲能係統能夠高效安全地運行，儲能BMS需要進行哪些技術革新？在電芯的監測方麵
，要做到更多關鍵參數的更精準分析。除了常見的電壓
、溫度和內阻等參數外，還應從多個維度

、采(cai)用(yong)多(duo)種(zhong)手(shou)段(duan)研(yan)究(jiu)電(dian)池(chi)安(an)全(quan)性(xing)機(ji)理(li)，基(ji)於(yu)精(jing)準(zhun)測(ce)量(liang)和(he)數(shu)值(zhi)化(hua)模(mo)型(xing)準(zhun)確(que)預(yu)測(ce)鋰(li)電(dian)池(chi)安(an)全(quan)性(xing)表(biao)現(xian)，搭(da)建(jian)起(qi)上(shang)萬(wan)顆(ke)電(dian)芯(xin)的(de)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)管(guan)理(li)體(ti)係(xi)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)更(geng)精(jing)準(zhun)的(de)預(yu)測(ce)。

在架構革新方麵，可以考慮“一簇一管理”的方式
，將單個電池簇與單個模塊的儲能變流器連接使用

，這樣既可以簡化儲能BMS的架構，又能提高整體工作效率。例如華為從去年開始推廣其“一簇一管理”、“一模組一均衡”的BMS架構，包括科華陽光
、比亞迪等也相繼推出了針對PACK和電池簇的簇均衡器技術。

儲能BMS中不可忽視的分立器件

提到BMS，首先讓人想到的是其中關鍵的電源類芯片，包括一係列的電池管理IC
、AFE、MCU和隔離器等。而其實像二極管
、MOSFET、電阻和阻斷器等分立器件，也在儲能BMS中發揮了至關重要的作用。

在每一個電池組
、每一個電池簇與外部的連接電路中，都會有二極管的存在，通過其單向導通的能力來確保通信接口不受到損壞；同時在多種電路拓撲中，也都需要二極管的參與。在此我們為大家推薦一款來自Vishay的二極管器件
，非常適用於儲能係統BMS的應用。該器件名為XMC7K24CA XClampR™ TVS二極管
，在貿澤電子的具體料號為“XMC7K24CA-M3/H”。

TVS二極管定義

所謂TVS二極管
，即瞬態電壓抑製二極管
，是一種保護用的電子零件
，可以保護電器設備不受導線引入的電壓尖峰破壞。而XMC7K24CA作為TVS二極管
，相比其他同類產品的優勢在於其具備高溫穩定性和高可靠性

，並且提供了優異的性能表現。

該器件的工作電壓可高達24V
，存儲溫度範圍為-55°C～175°C，峰值脈衝電流（IPPM）為180A；同時還具有超低鉗位電壓、低漏電流和7,000W峰值脈衝功率（PPPM）。該二極管可在儲能BMS的傳感器IC、MOSFET、信號線中保護敏感電子產品，使之免受由感性負載開關和照明引起的電壓瞬變影響。

圖4：XMC7K24CA

（圖源：Vishay）

在儲能BMS中，另一個重要的
、同樣容易被忽視的分立器件是電阻器。在這裏也為大家推薦一款來自Vishay的厚膜電阻器LTO100H，在貿澤電子的具體料號為“LTO100H2R200JTE3”。

LTO100H是Vishay新推出的厚膜功率電阻器產品
，具有高達52J/0.1s脈衝的高能量能力。相比其前代的LTO100電阻器能量能力提高了45%。LTO100H係列是無感抗的，具有從0.8Ω到4KΩ的寬電阻範圍

，符合AEC-Q200標準
，能夠在+85°C時具有高達100W功率能力。該產品廣泛適用於電動汽車和儲能電池管理係統。

圖5：LTO100H

（圖源：貿澤電子）

BMS技術創新和儲能產業未來發展密切相關

從一定程度上來看，BMS技術創新決定了儲能產業的未來發展。從全生命周期的角度來考慮，采用更先進的BMS在長期帶來的收益將會遠遠高於在初期的一次性投入成本。主動均衡技術、電(dian)芯(xin)內(nei)電(dian)化(hua)學(xue)感(gan)知(zhi)技(ji)術(shu)和(he)基(ji)於(yu)單(dan)體(ti)無(wu)線(xian)通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu)等(deng)硬(ying)件(jian)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)
，輔(fu)以(yi)更(geng)高(gao)算(suan)力(li)和(he)精(jing)準(zhun)的(de)算(suan)法(fa)模(mo)型(xing)預(yu)測(ce)，將(jiang)會(hui)把(ba)儲(chu)能(neng)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)推(tui)到(dao)新(xin)的(de)高(gao)度(du)。

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