隨著全球?qū)夥?、風(fēng)電等可再生能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)，在全球能源轉(zhuǎn)型的浪潮中，儲(chǔ)能技術(shù)憑借著可平衡能源供需、提高能源利用效率等優(yōu)勢(shì)，已成為實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)的核心支撐。據(jù)國(guó)家能源局公布數(shù)據(jù)顯示，截至2024年底，我國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模突破7000萬(wàn)千瓦，約為“十三五”末的20倍，比2023年底增長(zhǎng)超過(guò)130%，市場(chǎng)前景持續(xù)向好。

目前，儲(chǔ)能系統(tǒng)正朝著高電壓（1500V+）與長(zhǎng)壽命（≥10 年）等方向穩(wěn)步演進(jìn)，然而，愈發(fā)高壓化、復(fù)雜化的儲(chǔ)能系統(tǒng)亦面臨著嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。例如，儲(chǔ)能電池組與控制電路的直接連接可能導(dǎo)致高壓串?dāng)_，威脅設(shè)備安全與人身健康；復(fù)雜電磁環(huán)境下，信號(hào)失真或誤碼率升高影響儲(chǔ)能系統(tǒng)控制精度。

而數(shù)字隔離器，作為一種需要通過(guò)多種安全標(biāo)準(zhǔn)的電子元器件，是各種高壓電氣系統(tǒng)中不可或缺的安全保障。在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，數(shù)字隔離器主要通過(guò)電氣隔離的方式消除高、低壓系統(tǒng)之間的干擾因素，并可為串口通信提供無(wú)電氣連接的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，是能源管理的“安全橋梁”。

數(shù)字隔離器，為儲(chǔ)能系統(tǒng)“保駕護(hù)航”

以市場(chǎng)主流的電容耦合數(shù)字隔離器為例，在其芯片內(nèi)部，輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換為高頻的脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)通過(guò)電容的電場(chǎng)耦合作用，跨越隔離屏障傳輸?shù)捷敵龆恕Ｔ谳敵龆?，再將接收到的脈沖信號(hào)還原為原始的數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)在不同電位的電路之間的安全傳輸，同時(shí)為兩側(cè)電路提供穩(wěn)定的電氣隔離環(huán)境，可避免各種潛在的電氣問(wèn)題。

儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、儲(chǔ)能變流器（PCS）以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。電池組是儲(chǔ)能系統(tǒng)最主要的構(gòu)成部分；電池管理系統(tǒng)（BMS）主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、保護(hù)以及均衡等；能量管理系統(tǒng)（EMS）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等；儲(chǔ)能變流器（PCS）可以控制儲(chǔ)能電池組的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換。

儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示圖

· 電池管理系統(tǒng)（BMS）中，數(shù)字隔離器主要用于在采集電池組狀態(tài)信息時(shí)，隔絕環(huán)境中所存在的電磁干擾和電氣噪聲，避免測(cè)量信號(hào)失真現(xiàn)象的發(fā)生，使BMS能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地掌握電池狀態(tài)；同時(shí)，在電池組的充電放電過(guò)程中，數(shù)字隔離器主要用于隔離高壓的電池回路和低壓的控制電路，防止高壓對(duì)控制電路造成損壞，造成安全隱患；此外，在BMS執(zhí)行故障診斷任務(wù)時(shí)，數(shù)字隔離器可以在故障處理過(guò)程中，防止故障擴(kuò)散到其他電路部分，同時(shí)確保診斷信號(hào)能夠準(zhǔn)確傳輸給 BMS 的處理器，以便快速定位和解決故障。

· 能量管理系統(tǒng)（EMS）中，在向 BMS、PCS 等節(jié)點(diǎn)傳輸充放電功率調(diào)節(jié)、工作模式切換等控制指令時(shí)，數(shù)字隔離器主要用于確保這些指令在傳輸過(guò)程中不被干擾或失真，使執(zhí)行設(shè)備能準(zhǔn)確按照 EMS 的要求進(jìn)行操作；同時(shí)，在與電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)字隔離器能夠有效地隔離通信線路上的共模干擾和浪涌電壓，保護(hù)通信設(shè)備免受損壞，確保通信的順暢和穩(wěn)定。

· 儲(chǔ)能變流器（PCS）中，數(shù)字隔離器主要用于對(duì)控制電路與功率電路進(jìn)行有效的電氣隔離，防止功率電路中的高電壓、大電流脈沖干擾控制信號(hào)，確保控制電路的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)，數(shù)字隔離器還可以對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行整形和濾波，提高信號(hào)的質(zhì)量和抗干擾能力，從而實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的精確控制和高效運(yùn)行。

數(shù)字隔離器，為儲(chǔ)能系統(tǒng)“提質(zhì)增效”

以數(shù)字隔離器在電池管理系統(tǒng)（BMS）中的應(yīng)用方案為例，其不僅可為高低壓回路提供高達(dá)5 kVrms 的隔離電壓，還可防止數(shù)據(jù)總線或其他電路上的噪聲電流進(jìn)入本地接地或者干擾及損壞敏感電路。同時(shí)，數(shù)字隔離器還能夠以較低的功耗實(shí)現(xiàn)高電磁抗擾度和低輻射。

數(shù)字隔離器在電池管理系統(tǒng)中的應(yīng)用簡(jiǎn)示圖

如上圖所示，華普微自主研發(fā)的CMT812x、CMT804x等基礎(chǔ)數(shù)字隔離器可用于隔離高壓電路和低壓電路，有效保護(hù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件（如電池組、MCU等），提高整體系統(tǒng)的安全性。

CMT1042、CMT83085/6等隔離接口芯片可用于確保儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)組件之間（如BMS、PCS和電力監(jiān)控系統(tǒng)）的信息交換能力、指令傳輸能力，避免數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中受到干擾。

此外，還有CMT1300、CMT1311等隔離運(yùn)放芯片可用于監(jiān)測(cè)獲取儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池組件電壓、電流與溫度等狀態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)能量的高效管理，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命并提升運(yùn)行效率。

CMT8602x、CMT8603x等隔離驅(qū)動(dòng)芯片可用于驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的核心器件-變流器（PCS），進(jìn)而控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電和放電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)交直流的雙向變換。

展望未來(lái)，在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，儲(chǔ)能行業(yè)作為實(shí)現(xiàn)清潔能源高效利用和穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵領(lǐng)域，其市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大 。而數(shù)字隔離器作為保障儲(chǔ)能系統(tǒng)安全與穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵元件，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新、市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)以及國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程的加速，其將在儲(chǔ)能系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用，為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新型能源體系做出更大的貢獻(xiàn)。