電子發燒友網報道（文/黃山明）儲能系統中，BMS是其中核心組件之一，主要用于智能化管理及維護各電池單元，實時監測電池SOC、SOH 等運行狀態，防止電池本體或系統出現安全風險，助力儲能電池的安全、高效使用。

而CMU（Cell Monitoring Unit，單體監控單元）是BMS的關鍵組成部分，主要作用是監測電池的電壓、電流、溫度等基本參數，并將這些數據提供給BMU，只有這樣，BMS才能實現對電池狀態的判斷，繼而對電池管理提供決策依據。

CMU在BMS中的作用

通常而言，CMU主要負責電池狀態監控、均衡控制、充放電管理等。而其工作原理包括電芯電壓和溫度信號監控、系統繼電器控制、告警信號輸出等。

同時，CMU還負責采集儲能系統環境監測系統信息，如消防系統、溫控系統、溫濕度傳感器水浸傳感器等，然后制定合理的溫控策略，提升電池溫度一致性，實現儲能系統全方位的消防預警、保護與聯動，提供高可靠的消防安全保證，做到對安全問題的有效防范、早發現、有效隔離和保護。

通常，CMU會根據BMS的指令，來控制電池系統的主要繼電器，如主開關、預充繼電器等，用以確保安全地接通或斷開電池與外部電路的連接。當電池狀態異常，如電壓過高/過低、溫度超標時，CMU會觸發告警信號，通知操作人員或外部系統采取措施。

在結構上，CMU通常會需要一個MCU來控制模擬前端對電流、電壓、溫度等信號的采集，在通過隔離接口傳給BMU，BMU匯總串聯電池組中所有電芯的各項狀態信息，實現SOC估算、SOH估算和熱管理控制等功能。

并且隨著儲能系統開始朝著組串式和高壓級聯方案，CMU放置的位置和結構也將發生一定的改變。比如在組串式儲能系統中，電池組通常按照串聯的方式連接，形成一個或多個電池串。每個電池串可以包含多個電池單元或電池模塊。

CMU通常位于每個電池串的附近，直接連接到電池單元或模塊上，每個CMU負責監控其所在電池串中的所有電池單元。

而在高壓級聯儲能系統中，電池組被設計成多個獨立的低壓單元，這些單元通過級聯的方式組合起來，以達到所需的高壓輸出。CMU位于每個低壓單元內部或附近，負責監控該單元內的所有電池單元，也可以集成在低壓單元的BMS模塊中。

在這種架構中，由于每個低壓單元相對較小，CMU的通道數量可能較少。并且CMU可能需要額外的功能，比如與DC-DC轉換器或逆變器的接口。

整體來看，隨著對儲能系統性能要求的提高，CMU在電池均衡、熱管理以及與PCS、EMS的通信中扮演的角色可能會變得更加重要。它們不僅需要提供準確的電池狀態信息，還需要能夠快速響應來自上層管理系統的控制指令，以實現整個儲能系統的優化運行。

CMU的兩種發展趨勢

在CMU的結構中，通常會包含MCU、AFE、溫度傳感器、電流檢測放大器、隔離通信接口、PMIC、保護電路、存儲器、時鐘電路、輔助傳感器，但CMU中的核心一般還是圍繞MCU和AFE芯片構建的，這些芯片負責監測電池單元的狀態，并通過適當的接口與BMS的其他部分通信。

比如大聯大世平近期推出的一款CMU，主要基于NXP S32K118和MC33774芯片為核心所打造。S32K118作為NXP專為通用汽車和高可靠性工業應用設計的MCU，已通過了AEC-Q100認證，采用Arm M0+內核，主頻為48MHz，并具有25KB SRAM和256KB Flash。

AFE芯片則采用NXP MC33774，該芯片支持4-18串電池監測，能夠進行高精度的電壓、溫度和電流測量，電芯電壓檢測精度可達±0.8mV，測量誤差小于2mV。

可以看到，以MCU和AFE芯片為核心打造的CMU可以確保對電池狀態的準確監測，還提供了高級別的控制和保護功能。MCU是CMU的大腦，負責接收和處理來自AFE的數據，執行算法，并做出決策，如啟動或停止均衡過程、調整充電/放電策略等。甚至可以實現過壓、欠壓、過溫等保護功能，確保電池在安全范圍內運行。

而AFE芯片能夠高精度地監測電池單元的電壓和電流，這對于準確評估電池狀態至關重要。AFE通常集成了溫度傳感器接口，可以監測電池單元的溫度。并且AFE還支持被動或主動均衡功能，幫助平衡電池單元間的電壓差，延長電池壽命，并且可以集成隔離功能，減少電磁干擾，提高系統的整體安全性。

顯然，MCU和AFE共同協作，MCU負責數據處理、控制策略制定和通信，而AFE則專注于高精度的數據采集和電池單元的直接監控。

但也有另一種方案可以無須MCU，比如TI曾推出過一款解決方案無需MCU即可實現CMU中的數據監測，使得系統設計更加簡化。并通過菊花鏈通訊系統替換CAN總線，從而實現CMU之間的通信。由于菊花鏈本身自帶隔離功能，能夠進一步降低成本，提升可靠性。

此外，使用FPGA或ASIC可以提供另一種可行的替代方案，由于其靈活性和可重配置性，FPGA與ASIC能夠直接實現許多原本需要MCU處理的功能，如數據采集、處理、充放電控制邏輯以及通信協議的實現。

雖然MCU在儲能BMS系統中發揮著極其重要的作用，但通過采用先進的集成電路、可編程邏輯設備或其他電子組件，可以在不直接使用MCU的情況下構建CMU模塊。

總結

CMU通過精確監測電池的電壓、電流、溫度等關鍵參數，為BMS提供了實時數據支持，確保電池組的安全、穩定和高效運行，是BMS中不可或缺的重要一環。未來CMU有望采用更先進的傳感器技術、人工智能算法進行電池狀態的深度學習和預測、以及與智能電網和可再生能源系統的無縫集成，實現更加靈活和高效的能源管理，并向著采用MCU與非MCU的方向邁進。