TI多款BMS AFE前端应对不断扩展的储能需求

针对发电侧的储能，主要容量从兆瓦到吉瓦级别，通常这些系统的电池电压组都在800V至1500V，电池组容量将达到280-Ah，可能要连续运行500个小时以上。发电侧储能负责调峰、调频、缓解电网阻塞等作用，与风能和太阳能共同工作，打造友好型电网。

目前储能系统种类很多，主要取决于电压和电池以及系统容量。

针对发电侧的储能，主要容量从兆瓦到吉瓦级别，通常这些系统的电池电压组都在800V至1500V，电池组容量将达到280-Ah，可能要连续运行500个小时以上。发电侧储能负责调峰、调频、缓解电网阻塞等作用，与风能和太阳能共同工作，打造友好型电网。

而商业和工业储能，50千瓦到一兆瓦区间，电压500V-1500V区间，主要位于商业中心、工厂或快充站附近，除了可以解决调峰问题之外，特别是针对快充站，可以解决电网无法支持的瞬时大功率。

住宅区则是与屋顶太阳能板相结合形成微电网，由于储能容量不大，因此一般都是48V或100V产品。

不同的储能结构，对于BMS（电池管理系统）要求不同，总体来说，BMS需要具有三大特质，包括功率密度、低Iq以及高精确度和准确度。功率密度是储能系统的关键，ESS（能量存储系统）的电压取决于系统内电池的堆叠，更高的功率就意味着更高的电压，更多的电芯，因此需要一个BMS可以同时监控更多通道，才可以提升功率密度。其次，储能系统需要尽可能的延长电池寿命，因此BMS系统需要消耗更小的功率，才能延长电池的寿命，这就要求芯片具有更低的静态电流Iq；第三，BMS需要了解电池的各个方面，这就需要系统精度更高，特别是针对不同化学成分的电池，放电曲线不同，精度要求也不同，但20%到80%的检测非常重要。

对于高压ESS系统而言，要采用分立方案，需要包括BMU和CMU两部分，每个Rack为200V-1500V，每个Pack为51.2V至204.8V，电芯数量由16个至64个不等。其中BMU负责每个pack的均衡、电压监控和温度监控，BCU负责测量电流、电压监控、SoC计算、通信等等。

Pack彼此间的通信，可以有两种通信方式，需要更长的通信距离并且系统更复杂时，应选择CAN，而相对比较小或者有性价比要求的系统，可以选择菊花链通信方式。

对于住宅储能系统而言，电压要低得多，一般都是48V或者并联100V系统，因此BMU和CMU可以集成，因此系统要负责包括电压、电流以及温度监控。

对于任何储能系统而言，安全都是至关重要的，各地区针对ESS、电池包以及PCS出台了相应的法律法规，另外包括EMC也有严格的限制。而随着安全可靠性的要求不断提升，功能安全也正在有更多的监管出台。

针对不同的储能系统，TI推出了多款BMS AFE与其适配。

首先是TI的BQ79616，这是一款支持16节的BMS模拟前端，并带有监视器功能，支持菊花链通信，由于电流需要专门的BCU进行测试，因此BQ79616不带电流检测功能。

另外一个产品是集成BMU和BCU功能的BQ79652，带有电流检测功能，专为户用储能所开发。

值得一提的是，TI还推出了多种参考设计，以方便开发者。比如TIDA-010271针对ESS的可堆叠电池管理单元参考设计，以及TIDA-010216, TIDA-010208, TIDA-010247三款基于BQ79652的参考设计。