從可以捧在手心的戶外電源，到中小型家庭儲能，再到巨無霸電站儲能，我們可以看到，隨著鋰電池技術的日趨成熟，以其為能量儲存媒介的各類儲能產品正在快速發展。從百wh到GWh，平地起飛，全程狂飆!

本期我們先一起來看看高壓儲能應用典型的BMS結構，以及MPS方案有何特點!關于低壓儲能的內容，我們會在下一期講解，敬請期待哦!

高壓儲能應用

應用一

大型儲能

大型儲能通常應用于電網，如光伏風電發電側配儲等。其目的是為新能源的接入提供緩沖，提高電網的穩定性。大儲的容量通常在MWh到GWh量級。這類儲能系統的電壓通常在800V-2000V。為了實現高壓，這類系統通常都是通過多個模塊化電池包堆疊;為了實現大容量，通常采用大容量磷酸鐵鋰電芯，并且多個電池簇并聯。

應用二

工商業儲能

工商業儲能系統可以通過在谷電期間充電，在峰電期間放電，從而降低工廠的用電成本，單車酷酷變摩托。

工商業儲能容量通常在kwh到MWh量級，電壓通常在600V-1500V，為了實現高壓大容量，工商業儲能通常也是采用多個模塊化磷酸鐵鋰電池包堆疊，多臺設備并聯的方式來實現。

應用三

中高壓家儲

家庭儲能通常配合光伏板，為家庭用電進行削峰填谷，降低家庭電費。同時也可以在電網停電期間為家庭提供電力。

家庭儲能的容量通常為幾kWh到幾十kWh不等，中高壓家儲的電壓等級通常為300-1000V。電池包規格通常為16-32s，50-100Ah中等容量的LFP或者NMC電芯組成。多個電池包可以通過級聯堆疊的方式來提高系統電壓，擴展系統容量。

應用四

高壓儲能系統結構

高壓儲能系統都有著類似的系統結構，這里就以容量更大的大儲和工商業儲能為例來討論高壓儲能的系統結構。

淺綠色的單元為單個電池包，內部通常包含24-52電池串聯。多個電池包串聯堆疊形成電池簇，從而達到系統需要的電壓等級。多個電池簇進行并聯用于容量擴展。

除了電池包之外，系統通常還包含消防系統，風冷或者液冷散熱系統，充放電逆變器系統等。

對于單個電池包，其內部電芯依次排列，電芯之間通過銅排進行連接。由BMU(電池管理單元)進行電芯的電壓，溫度等數據采集，并完成數據和預警上報。

電路千萬條，安全第一條!

試想一下，當把成千上萬只電池組織起來，是不是很燃?No!No!

電路千萬條，安全第一條!對于此類高壓系統，通常采用三級管理架構進行精細的電芯監測和管理。

圖5 高壓儲能系統三級管理架構

位于系統最底層的是BMU模塊，每個BMU模塊負責一個電池包內電芯的電壓，溫度監測，預警和主動或者被動均衡。BMU模塊通過數據總線與BCMU模塊進行通信，完成數據上報和指令接收。

BCMU進行電池簇統一管理。對于多個電池簇并聯場景，多個BCMU模塊與BAMU模塊進行通信，BAMU模塊進行統一的數據匯總，計算和上報等任務。

“三殺” 拿下 BMU 三大任務

下圖是MPS高壓系統BMU方案，此方案針對BMU模塊的三大任務，給出了對應的解決策略：

圖6 MPS高壓系統BMU方案

1.測量電池狀態，判斷故障并上報

MP279x系列AFE，該系列AFE集成了兩個高精度ADC，可以進行電壓，電流，溫度的精確測量。同時集成了斷線檢測，過壓/欠壓，過溫保護等功能。

圖7 MP279x系列AFE典型應用圖

2.均衡電池

隨著時間的推移，串聯電池組內的電池會出現個體老化程度不均衡的情況。

這種不均衡會導致在充電和放電的時候一節或幾節較弱的電池首先達到充電/放電門限，導致系統無法進行繼續充電或者放電。如果這種不均衡達到一定程度，會嚴重影響電池組的充放電容量，影響系統的使用壽命。

這可忍不了!MPS推出了MP264x系列主動均衡。該系列是基于BUCK-BOOST原理的電感式主動均衡，具有集成度高，體積小，效率高，性價比高等特點。可以幫助系統快速恢復到平衡狀態。

這難道就是“夢中情料”?

圖8 MP2643典型應用框圖

3. 單體電芯的荷電狀態SOC, 健康度SOH，阻抗等參數的計算

這里MPS可以提供MPF4279x電量計芯片。

該芯片采用OCV，庫侖計分，實時阻抗，溫度模型等混合模型，可以實時計算每一節電芯的SOC，SOH，阻抗等狀態信息。為電池的安全可靠運行提供助力。

圖9 MPF42790典型應用圖

最后MCU通過I2C/SPI或者IO接口完成對AFE，主動均衡和電量計的控制和數據交互，MCU再通過隔離CAN總線跟頂端的BCMU進行數據交互。

該架構的通信是星型連接，當其中一個模塊通信異常后不會影響其他模塊和系統正常工作，具有更強的魯棒性。

由于該架構的通信和數據交互協議都是基于MCU實現的，可以方便地支持不同型號的AFE，電量計，主動均衡芯片，具有更強的靈活性。

由于本地有MCU，可以方便地實現主動均衡的控制，和功能安全的自檢。

來!展示!

針對上面提到的高壓應用，MPS設計了一套參考設計demo板，可以供客戶測試。

高壓BMU模塊demo板集成了兩顆MP279x AFE芯片和CAN通信接口。

圖10 高壓儲能應用參考設計demo板

關于高壓儲能的介紹就到這里!

下期我們會詳解低壓儲能應用典型的BMS結構，以及MPS特色方案。有任何問題歡迎給我們留言!一起期待吧!