在"雙碳"目標(biāo)加速落地的產(chǎn)業(yè)背景下，工商業(yè)儲能作為電化學(xué)儲能的核心應(yīng)用領(lǐng)域正迎來爆發(fā)式增長。據(jù)相關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計，2024年1-10月，我國新增并網(wǎng)的工商業(yè)儲能項目近950個，規(guī)模達(dá)2.37GW/5.31GWh。隨著峰谷電價機制深化、電力應(yīng)急需求攀升及可再生能源消納壓力加劇，儲能系統(tǒng)在工業(yè)園區(qū)、數(shù)據(jù)中心等場景的滲透率快速提升，成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。

然而，鋰離子電池固有的熱失控風(fēng)險，疊加電池簇、BMS等多設(shè)備協(xié)同控制的技術(shù)復(fù)雜性，使安全可靠運行成為行業(yè)發(fā)展的核心挑戰(zhàn)。在行業(yè)對安全解決方案需求迫切之際，兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場經(jīng)理毛明歌近期發(fā)表了"基于 GD 新一代 MCU 的工商業(yè)儲能 BMS 方案"專題演講，該方案由兆易創(chuàng)新和深圳中電港技術(shù)股份有限公司聯(lián)合開發(fā)，并采用了兆易創(chuàng)新GD32F527、GD32VW553和GD32C113系列MCU。演講圍繞硬件設(shè)計優(yōu)化、安全保障機制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提出了兼具技術(shù)前瞻性與工程實用性的安全解決路徑，為破解行業(yè)痛點提供了新的思路。

技術(shù)優(yōu)勢突出、架構(gòu)靈活的BMS方案

功能齊全-三級系統(tǒng)架構(gòu)

在硬件架構(gòu)設(shè)計上，該BMS方案采用三級系統(tǒng)架構(gòu)：BMU部分采用GD32C113，BCU部分采用GD32F527，同時集成GD32VW53無線通信模塊。毛明歌指出，方案提供標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)基礎(chǔ)，客戶可基于此快速開展二次開發(fā)，研發(fā)周期較傳統(tǒng)模式縮短近 6個月。

該方案具備靈活適配性，可覆蓋多種電壓應(yīng)用場景。其無線通訊模塊支持設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，主控芯片GD32F527集成屏幕顯示接口，可直接呈現(xiàn)電芯電壓、電流等核心信息，便于維修人員直觀掌握系統(tǒng)狀態(tài)，無需額外外接設(shè)備。在通訊能力上，方案配置豐富接口，支持多機并聯(lián)場景下的CAN與以太網(wǎng)連接，滿足不同規(guī)模系統(tǒng)的組網(wǎng)需求。

功能齊全-煙&氣&壓檢測

安全防護(hù)層面，方案集成環(huán)境傳感器，可實時監(jiān)測煙霧等異常狀況；配套的高效管理平臺兼具狀態(tài)監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析功能，支持通過CAN和以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，為系統(tǒng)安全運行提供多重保障。

毛明歌指出，整個方案具備四大技術(shù)優(yōu)勢：

首先是 BMS 方案支持自動編址技術(shù)，無需傳統(tǒng)撥碼開關(guān)，在節(jié)省硬件成本的同時，還能避免因撥碼開關(guān)老化導(dǎo)致的系統(tǒng)尋址失效問題。

其次是實現(xiàn)電池智能均衡管理。方案通過采集每個電池單元的電壓、電流等信息，可根據(jù)預(yù)設(shè)均衡策略自動調(diào)整各電池的充放電狀態(tài)。值得一提的是，單節(jié)電芯的均衡電流可達(dá) 150毫安，實現(xiàn)高效能量均衡。

第三個優(yōu)勢是支持靈活擴(kuò)展架構(gòu)。該方案可在二級架構(gòu)和三級架構(gòu)之間靈活切換，BCU 與 BMU 設(shè)備數(shù)量支持自由配置，單個BCU最多可連接16個BMU，充分滿足1500V系統(tǒng)的實際應(yīng)用需求。

在升級方式上，方案支持云端升級與本地升級兩種模式。其中云端升級無需人工現(xiàn)場操作，大幅提升運維便捷性。

安全可靠

安全性方面，該工商業(yè)儲能BMS方案具備多級故障保護(hù)機制，可支持20余項分級故障保護(hù)。數(shù)據(jù)存儲上采用本地與云端雙重機制，本地可保存一周數(shù)據(jù)，云端則長期存儲電芯歷史數(shù)據(jù)，便于后續(xù)大數(shù)據(jù)分析。

方案還支持多路繼電器粘連檢測。毛明歌強調(diào)，繼電器粘連作為一種長期故障，可能導(dǎo)致系統(tǒng)持續(xù)供電或無法關(guān)斷，進(jìn)而引發(fā)重大事故，該檢測功能可實時預(yù)警此類風(fēng)險。同時，方案支持高壓互鎖功能，確保高壓系統(tǒng)在非安全狀態(tài)或連接未完全時不會啟動。

毛明歌表示，整套方案基于兆易創(chuàng)新GD32 MCU開發(fā)，核心IP完全自主，并采用國內(nèi)供應(yīng)鏈生產(chǎn)，包括邊緣部件也選用國產(chǎn)品牌，實現(xiàn)從芯片到系統(tǒng)的自主可控。

為確保方案性能可靠，兆易創(chuàng)新開展了多維度測試驗證，涵蓋過流、短路、并機、ESD及EMC 等關(guān)鍵項目。以短路測試為例，團(tuán)隊完全參照實際應(yīng)用場景，模擬全工況輸入輸出條件，確保所有保護(hù)功能均能在微秒級響應(yīng)時間內(nèi)阻斷系統(tǒng)故障，實現(xiàn)對異常狀態(tài)的極速響應(yīng)。

該方案應(yīng)用場景廣泛，覆蓋光伏儲能、通信基站、家庭儲能、便攜儲能、車載儲能及UPS等領(lǐng)域，無論系統(tǒng)規(guī)模大小，均可通過多級架構(gòu)的靈活適配實現(xiàn)高效應(yīng)用。

核心芯片可為多應(yīng)用場景賦能

GD32F527

GD32F527作為整套方案的核心，是兆易創(chuàng)新高性能產(chǎn)品線的新一代主力芯片。相比前代產(chǎn)品，其1MB SRAM與7.5MB Flash的存儲配置，尤其適合代碼量龐大或算法復(fù)雜的應(yīng)用場景。該芯片集成豐富外設(shè)資源，包括兩路CAN-FD 接口，完全契合BMS行業(yè)的通信協(xié)議要求；同時配備屏幕擴(kuò)展接口，可直接滿足能源領(lǐng)域儲能設(shè)備的多頁界面顯示需求。傳統(tǒng)方案中顯示屏常需外掛 PSRAM，而 GD32F527的1MB片上SRAM足以支撐監(jiān)控數(shù)據(jù)與顯示界面的同步運行，為客戶省去外部存儲芯片的采購成本與布局空間。

在可靠性設(shè)計上，該芯片采用增強型ESD防護(hù)方案，不僅滿足工業(yè)與能源領(lǐng)域的常規(guī) ESD 要求，更能應(yīng)對電力場景中嚴(yán)苛的輻射型 ESD 挑戰(zhàn)。值得一提的是，GD32F527已通過 IEC 61508功能安全認(rèn)證，兆易創(chuàng)新的安全工程師團(tuán)隊可協(xié)助客戶將 STL 軟件庫嵌入主代碼，據(jù)實測經(jīng)驗，這一支持能為客戶節(jié)省 60%-70%的功能安全認(rèn)證研發(fā)時間。此外，芯片提供多種封裝選項，靈活適配不同形態(tài)的終端設(shè)備。

GD32VW553 主要特性

另一核心組件 GD32VW553集成 2.4GHz Wi-Fi 6與 Bluetooth LE 5.2雙射頻模塊，在提供先進(jìn)基帶與射頻性能的同時，內(nèi)置 4MB Flash 及 320KB SRAM?？蛻敉瓿蓞f(xié)議層開發(fā)后，仍可釋放 200KB 左右的 SRAM 空間用于自定義功能。針對能源與工業(yè)領(lǐng)域客戶普遍采用模塊方案的習(xí)慣，兆易創(chuàng)新提供芯片級與模塊級兩種交付形式供選擇。

兆易創(chuàng)新基于上述兩顆芯片構(gòu)建了能源監(jiān)控通信方案，采用分層協(xié)作架構(gòu)：GD32F527通過 AT 指令與 Wi-Fi模組通信，由模組承載協(xié)議層的透傳與連接功能，GD32F527專注運行應(yīng)用層邏輯。這種設(shè)計使客戶無需額外適配其他 Wi-Fi 模組即可滿足 USB、以太網(wǎng)等擴(kuò)展需求，且應(yīng)用層接口標(biāo)準(zhǔn)化后，模塊選擇不再受單一供應(yīng)商限制，顯著提升方案的兼容性與靈活性。

毛明歌最后總結(jié)，該工商業(yè)儲能BMS方案致力于攻克儲能系統(tǒng)運行中的全場景挑戰(zhàn)，從硬件架構(gòu)到軟件算法構(gòu)建多層防護(hù)體系，為儲能設(shè)備的安全穩(wěn)定運行提供全周期保駕護(hù)航。