電子發燒友網報道（文/李誠）在“雙碳”目標的助推下，能源領域衍生出了更多的新能源優化組合，儲能產業成為了備受關注的焦點。在儲能產業快速擴張的背后，潛藏著一個令人擔憂的問題，那就是安全。

據外媒報道，1月12日上午，位于韓國SK能源公司的一座安裝了50MW電池儲能系統的三層建筑突發大火。韓國蔚山消防局表示，這場火災共抽調了119名消防員，46臺救火設備用于緊急救援，歷時約2小時40分鐘最終將大火撲滅，具體起火原因還在調查中。

圖源：蔚山消防局

據悉從2011年至今，韓國的儲能項目已發生火災近30余起，其中有很大一部分儲能項目從投入運營到發生火災時間間隔不足一年。雖然此次火災原因尚未能定性，不過從此前發生的多起儲能電站火災事件來看，起火的誘因無非就是：電池質量問題、儲能設備工作環境問題、人為操作不當以及安全保障工作不到位等。

人們對新能源的重視以及雙碳目標日期的臨近，國內外的儲能建設項目激增。一再發生的火災讓人陷入沉思，安全隱患得不到解決，儲能產業的爆發也將會受到限制。

儲能產業火災的風險該如何避免？以目前來看，最行之有效的辦法就是在電池儲能系統中加入高精度的BMS，用于對電池組、電池簇的充、放電過程進行管理，實現電池電壓、溫度、充/放電電流變化的實時監測，從源頭上管理儲能系統，避免電池的“熱失控”降低火災風險。此前ADI就推出了專門針對與儲能系統應用的BMS解決方案，用于保證電池儲能的可靠性。

ADI電池儲能解決方案

集中式儲能系統架構主要分三個部分，分別為電池包、電池簇、儲能系統，作為在模擬信號、混合信號和數字信號處理芯片等領域造詣頗深的ADI為這幾個部分分別推出了相應的解決方案。

電池包是儲能系統中最基礎的部分，每個電池包由多個電芯組成一個整體的能量存儲單元，每個電池包內部都會有一個BMS用于監控每個電芯電壓及溫度的變化。在儲能系統內中僅有電池包是不足以支撐起整個儲能系統的。在集中式儲能系統中，通常會將多個電池包通過串聯的方式連接起來形成一個儲能容量較大的電池簇，在將多個電池簇連接起來形成一個容量更大的儲能系統。同時在電池簇這一級也會加入BMU，通過總線的方式對整簇電芯的電流、電壓、溫度的監控，避免整簇儲能系統出現過流、過壓或過溫的現象發生。


ADI電池包BMS

在電池包這一級中，ADI對傳統的BMS設計進行了優化，傳統的BMS設計一般多以電池電芯控制器（AFE）搭配MCU的方式，完成對電芯電壓、溫度的實時監測，同時MCU還會完成BMS的整體均衡、電壓檢測的分析工作。

其實在大型的儲能系統中每個電池包的電壓都是統一的。因此，ADI在BMS方面的設計方面提出了新的思路，采用AFE單芯片獨立工作的方式，通過菊花鏈將AFE與BMU連接形成一種級聯的方式。在這一架構中，AFE不僅能對電芯電壓進行實時監控，還能測量電芯的實時溫度變化，最重要的一點是無需MCU也能實現儲能的被動均衡。針對這一設計，ADI推出了ADBMS1818、ADBMS6830等多個解決方案，下面將針對ADBMS1818這一款芯片進行詳細解讀。

圖源：ADI

ADBMS1818是一款高精度的多單元電池監控器，最高可實現18個單元的串聯電池單元檢測，在實際應用中可根據情況對檢測單元進行配置。

在數據測量精度方面，ADI在該芯片集成了一個16位內置三階噪聲濾波器的Δ-Σ ADC，以及一個具備高穩定性的參考源，通過二者的結合ADBMS1818能在全溫度范圍內實現總測量精度3mV的誤差。

在儲能系統中電池溫度是一項非常關鍵的參數，為此ADI在ADBMS1818中內置了9個通用的GPIO實現模擬的輸入，每個GPIO可分別對兩組串聯電池單元進行溫度檢測。

同時，ADBMS1818在電壓檢測引腳旁還配置了被動均衡引腳，該引腳與電阻相連，能夠將高電壓或者高荷電量電芯的能量消耗掉，達到減小不同電芯之間差距的目的。在充電時通過均衡電路來控制每節鋰動力電池的電壓，能夠盡可能地將每一個電芯保持在相同的狀態，以此保證鋰動力電池的性能和壽命。

在通信方面，ADBMS1818自帶一個隔離型的isoSPI接口，多個器件以菊花鏈形式連接，并為所有器件連接一個主機處理器。該菊花鏈可雙向操作，即使通信路徑出錯，也能確保通信完整性。

ADI電池簇BMU

在電池簇這一級中，ADI推出了LTC2949作為電池簇的監控器，該監控器可同時監測兩個待測電阻的壓降以及電池簇電壓的變化，并推斷出電池實際流入或流出的電能及功率。為提升電流、電壓監測的精度，LTC2949與ADBMS1818一樣內置了一個Δ-ΣADC。

圖源：ADI

LTC2949共有4個電流監測通道和7個電壓采樣通道，其中4個電流監測通道在實際應用中可以進行采樣精度為0.3%雙電流檢測。7個電壓采樣通道，可分別在電池簇側或電能輸出側進行實時電壓的監測，電壓采樣精度為0.9%。同時，電壓采樣通道還可以連接在電池與儲能系統的金屬外殼或地之間，通過測量二者之間的阻抗，判斷儲能系統的絕緣性，以此保障儲能系統的安全，避免安全事故的發生。

LTC2949是一款可編程的數字型電池簇控制器，用戶可以通過自定義閾值實現溢出報警功能。當LTC2949監測到電池容量、電壓或電流超過一定額定值或充放電時間過長時，LTC2949會自動發出溢出警報提醒主機控制器停止電池的充放電任務，以此提升儲能系統的安全性和電池的壽命。

結語

集中式儲能火災事故不絕于耳，韓國此次事故再度敲響警鐘。在目前發生的多起集中式儲能火災事故中，級聯熱失控成為了多起火災事故的導火索，儲能電池的過充、過放是級聯熱失控的一大誘因。在儲能系統中加入高精度、高可靠性的BMS，能夠對儲能電芯的數據進行實時訪問，以確保電芯的充放電流、電壓、溫度在合理范圍內，同時通過設定閾值還能有效地避免電池過充、過放現象的發生，進而降低電池自身起火的風險。