儲能正在從“選配”變?yōu)椤皹伺洹薄?/p>

2025 年 7 月，工信部、國家發(fā)改委、國家能源局等六部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于組織開展 2025 年度國家綠色數(shù)據(jù)中心推薦工作的通知》，首次將“儲能、氫能等技術(shù)”納入綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)要求。

這意味著儲能從能源系統(tǒng)的可選配置，轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦突A(chǔ)設(shè)施的必備環(huán)節(jié)，應(yīng)用場景由電網(wǎng)、工商業(yè)進一步延伸至信息產(chǎn)業(yè)。

市場端同樣呈現(xiàn)出快速增長。

CNESA 數(shù)據(jù)顯示[1]，2025 年上半年我國新型儲能新增裝機 23.03 GW/56.12 GWh，累計裝機規(guī)模首次突破 100 GW，同比翻番。

其中，5 月單月新增 10.25 GW/26.03 GWh，創(chuàng)下歷史紀錄。裝機規(guī)模的擴張，意味著儲能項目數(shù)量和體量的持續(xù)增加。

圖/CNESA

在政策推動與市場擴容的雙重作用下，儲能的應(yīng)用場景和規(guī)模都在快速擴大，相應(yīng)地，BMS 的市場需求也隨之水漲船高。

作為儲能系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，BMS 如何在更高電壓、更大規(guī)模的應(yīng)用中保持安全性與可靠性，成為行業(yè)關(guān)注的焦點。

近日，我們采訪了 TI（德州儀器）系統(tǒng)工程師嚴駿華，與他深入探討了當下 BMS 領(lǐng)域的趨勢和挑戰(zhàn)，以及 TI（德州儀器）在 BMS 方案設(shè)計上的創(chuàng)新與元器件選型。

01 為什么今天的儲能系統(tǒng)對 BMS 提出了更高要求?

在當前的儲能市場中，無論是電網(wǎng)側(cè)還是工商業(yè)儲能，系統(tǒng)電壓的提升已成為主流趨勢。

隨著大電芯成本下降，遠網(wǎng)、工商業(yè)等場景對高壓儲能系統(tǒng)的需求持續(xù)增長。當前主流方案已普遍邁入 1500V 電壓等級，未來預(yù)計還將向 2000V 拓展。電芯容量也從 314Ah 增加至 500+Ah，串數(shù)也普遍達到了 416 串。

電壓更高、容量更大、串數(shù)更多、測量節(jié)點更多，這些變化在提升能效密度的同時，也對 BMS 系統(tǒng)提出了一系列新的挑戰(zhàn)：

一是爬電距離和電氣間距的結(jié)構(gòu)限制。在 1500V 電壓等級下，系統(tǒng)設(shè)計需要滿足更高的絕緣等級和更長的爬電距離，而傳統(tǒng)的BMS采樣與通訊模塊難以適配這類高壓環(huán)境。

二是高精度測量對系統(tǒng)安全的底層支撐作用被放大。在當前 BMS 架構(gòu)中，總線電壓不僅用于監(jiān)測能量狀態(tài)，還與接觸器粘連狀態(tài)判斷、絕緣阻抗檢測等關(guān)鍵安全機制直接掛鉤。尤其是在 HMU、BCU 等節(jié)點中，對電壓、電流等參數(shù)的采集需要兼顧高精度與低延遲，否則可能會降低安全判斷的準確性。

三是電弧檢測的誤差與滯后問題。在工商業(yè)儲能應(yīng)用中，接觸器老化、電纜磨損等問題普遍存在，如果沒有對電流過零點進行準確捕捉，容易導(dǎo)致電弧長時間持續(xù)而無法及時切斷，帶來火災(zāi)等嚴重安全隱患。

四是系統(tǒng)通信鏈路的層級擴展與延遲積累問題。在BMS的多級架構(gòu)下，BMU、HMU、BCU 等節(jié)點之間的數(shù)據(jù)同步關(guān)系復(fù)雜，任何一個節(jié)點的通信異常都可能造成故障數(shù)據(jù)上傳滯后，影響故障響應(yīng)與保護動作的執(zhí)行。

五是電芯溫度監(jiān)控的點位增加與布線復(fù)雜度上升。尤其在多電芯、大容量、高串數(shù)系統(tǒng)中，要同時完成每串電芯的電壓與溫度監(jiān)測，對BMS熱敏電阻數(shù)量、布局與信號采集路徑提出更高要求，若不能提供標準化、集成化的傳感路徑，也會帶來部署難度。

從上述問題可以看到，儲能系統(tǒng)的 BMS 角色正在發(fā)生轉(zhuǎn)變：從過去以電壓電流檢測、電芯均衡為主的功能模塊，演進為支撐系統(tǒng)安全與高壓適配的“關(guān)鍵節(jié)點”。面對更復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)、更精密的測量與通訊要求、更嚴苛的安全需求，BMS 的設(shè)計思路也在隨之改變。

02 高壓不只是堆參數(shù)，TI 如何把一套系統(tǒng)做得更加安全可靠

在高壓系統(tǒng)中，工程師面臨的挑戰(zhàn)則是如何在電壓更高、電池容量更大、串數(shù)更多的結(jié)構(gòu)下，實現(xiàn)真正“具象化”的安全與可靠。

TI（德州儀器）并不止是簡單的去堆砌產(chǎn)品參數(shù)，而是從系統(tǒng)架構(gòu)出發(fā)，將熱失控防范、通訊架構(gòu)冗余、電壓電流測量精度、絕緣隔離設(shè)計與系統(tǒng)生態(tài)聯(lián)動起來，才能構(gòu)建一套足夠安全、穩(wěn)定的高壓 BMS 解決方案。

在 TI（德州儀器）看來，高壓儲能 BMS 系統(tǒng)真正的挑戰(zhàn)，不在于某一項極限指標，而在于“電芯變大、電壓提升之后，怎么確保整套系統(tǒng)在更高功率下仍具備穩(wěn)定性與可診斷性”。

為此， TI（德州儀器）基于當前主流 52 串、1500V 電壓的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，給出了 BMS 的三板系統(tǒng)分工——BCU(電池控制單元)、BMU(電池采樣單元)、HMU(高壓監(jiān)測單元)，并圍繞每一板塊提供了配套的參考設(shè)計，如圖 1。

圖 1： TI（德州儀器）針對 1500V 高壓鋰離子和磷酸鐵鋰電池組組合參考設(shè)計

在這套 BMS 架構(gòu)中，BMU 是核心環(huán)節(jié)之一，直接對接電芯，負責(zé)完成精準的電壓、溫度監(jiān)測與均衡控制。

TI（德州儀器）給出的適用于 BESS 的高達 1500V 可堆疊電池管理單元參考設(shè)計 (TIDA-010279)，如圖 2，采用 AFE 芯片 BQ78706 與 BQ78702，支持 52 串電池包，測量精度達 ±2.4mV(全溫度范圍)，不僅滿足磷酸鐵鋰對于電壓檢測的嚴苛要求，也為 SOC、SOH 的精確計算提供前提。

電芯電壓檢測精度則成為 TI（德州儀器）強調(diào)的 BMU 設(shè)計強點。嚴駿華在采訪中指出：“BQ78706 全溫度范圍最大誤差 ±2.4mV，能夠切實滿足高壓儲能對高精度的要求。”

這一點對于 SOC 算法的精確計算至關(guān)重要。他進一步解釋，SOC 算法依賴兩大要素：一是開路電壓，也就是電芯本身的靜態(tài)電壓;二是安時積分，也就是電流的持續(xù)積分。這要求系統(tǒng)既要具備高精度電壓采樣，也要有穩(wěn)定、低誤差的電流檢測能力。

在通信可靠性方面，該 BMU 設(shè)計采用冗余通信架構(gòu)設(shè)計，支持菊花鏈環(huán)形通訊方式，確保在通信線束發(fā)生意外斷開時依舊恢復(fù)通信的能力。

圖 2： TI（德州儀器）適用于 BESS 的高達 1500V 可堆疊電池管理單元參考設(shè)計 (TIDA-010279) 圖

適用于儲能系統(tǒng)的 1500V 高壓電池簇監(jiān)測單元參考設(shè)計 (TIDA-010272)，如圖 3，是 TI（德州儀器）針對電池簇級別測量需求所推出的 HMU 方案，能夠支持≤ 1500V 系統(tǒng)的電壓與電流采樣，分別實現(xiàn) ±0.5% 與 ±0.1% 的測量精度。其電流采樣基于 150μΩ 的 shunt 電阻，在分流器結(jié)構(gòu)下完成精準回讀。

絕緣檢測能力是 TI（德州儀器）HMU 參考設(shè)計的突出特征?！皣鴺耸钦?20% 的要求，我們要比這個好?！眹莉E華表示，該方案使用 TI（德州儀器）的 BQ79731-Q1 電池組監(jiān)測器，支持功能安全等級達到 ASIL-D，通信架構(gòu)亦兼容 SPI 與菊花鏈兩種方式，滿足不同系統(tǒng)在絕緣冗余設(shè)計方面的實現(xiàn)路徑。

而作為整套系統(tǒng)的大腦，BCU 承擔(dān)起繼電器驅(qū)動、系統(tǒng)通訊管理與功能安全算法運算任務(wù)。

圖 3： TI（德州儀器）適用于儲能系統(tǒng)的 1500V 高壓電池簇監(jiān)測單元參考設(shè)計 (TIDA-010272) 圖

TI（德州儀器）適用于儲能系統(tǒng)的電池控制單元參考設(shè)計 (TIDA-010253)，如圖 4，提供豐富的 CAN、RS-485、以太網(wǎng)接口等多種通訊接口，并搭載高算力 MCU 支持 SOC、SOH 等各種算法處理，是系統(tǒng)實現(xiàn)軟件冗余與功能安全設(shè)計的重要節(jié)點。

圖 4： TI（德州儀器）適用于儲能系統(tǒng)的電池控制單元參考設(shè)計 (TIDA-010253) 圖

在應(yīng)對高壓系統(tǒng)絕緣與通訊安全方面， TI（德州儀器）還提供了多款數(shù)字隔離器與隔離電源模塊以支持整體設(shè)計。

例如，ISO7841DWW 數(shù)字隔離器具備 15mm 爬電距離設(shè)計，滿足 UL1973 要求下的 1500V 系統(tǒng)安全距離，是市面上為數(shù)不多可以做到該規(guī)格的器件。

UCC33421 電源模塊提供 5V–5V 隔離供電，兼顧體積與成本優(yōu)化，可通過串聯(lián)兩顆滿足 1500V 高電壓的加強絕緣的需求。

此外， TI（德州儀器）的 ISO6721 與 UCC33420，可通過最簡電容配置完成高性價比的 CAN 隔離方案。

除硬件外， TI（德州儀器）還提供豐富的軟件生態(tài)和設(shè)計文檔供開發(fā)者參考和評估。

正如嚴駿華所強調(diào)，“在 TI.com 上，客戶可以根據(jù)需求下載對應(yīng)的測試報告和設(shè)計文檔，我們的方案也提供軟件代碼?！?/p>

從BMS板級架構(gòu)的劃分，到關(guān)鍵指標的保障，再到軟件與配套器件的打通， TI（德州儀器）并未簡單追求 AFE 的高精度或控制器的運算能力，而是從“系統(tǒng)如何在高壓條件下保持安全、穩(wěn)定、冗余”的角度出發(fā)，構(gòu)建起一整套高壓 BMS 的工程體系。

03 低壓不只是低價，TI 怎么把一套方案用進更高端場景?

相比高壓儲能系統(tǒng)中對安全性與冗余結(jié)構(gòu)的嚴格要求，低壓 BMS 一直以來更強調(diào)成本均衡和緊湊設(shè)計。

但 TI（德州儀器）并未止步于傳統(tǒng)定義的“低壓 = 低端”，而是嘗試通過一整套高精度、高集成的系統(tǒng)設(shè)計，讓低壓平臺在保障性能的前提下，覆蓋更大電流、更高電芯串數(shù)的應(yīng)用需求，向戶用與工商儲場景自然延伸。

目前， TI（德州儀器）在低壓儲能領(lǐng)域提供了三套參考設(shè)計，如圖 5。其中前兩個參考設(shè)計為基于 BQ76952 的典型方案，包括支持高邊控制與支持低邊控制的版本，如具有精確電池測量和高側(cè) MOSFET 控制功能的 10 節(jié)至 16 節(jié)串聯(lián)電池包參考設(shè)計 (TIDA-010208)，和適用于大容量應(yīng)用且具有低側(cè) MOSFET 控制功能的 16 芯串聯(lián)電池包參考設(shè)計 (TIDA-010216)。

圖 5： TI（德州儀器）低壓 BMS 系統(tǒng)解決方案概覽，(TIDA-010208, TIDA-010216, TIDA-010247)

TI（德州儀器）這兩類方案主要服務(wù)于 48V、16 串電池包應(yīng)用，支持將 AFE 集成至 BMS 中，由 AFE 直接驅(qū)動外部 MOS，配合主控完成基礎(chǔ)電壓、電流監(jiān)測與保護功能，全溫度范圍內(nèi)的電壓測量精度在 ±15mV 內(nèi)，足以滿足常規(guī) 48V 系統(tǒng)的電芯監(jiān)控需求。且系統(tǒng)架構(gòu)相對成熟，外圍電路數(shù)量較多，設(shè)計強調(diào)低成本，適配輕量級戶儲、電動兩輪車等低壓場景。

但隨著電池容量提升，部分客戶開始提出對 100A 電流支持、系統(tǒng)精度提升的需求。為精準契合客戶需求， TI（德州儀器）通過技術(shù)突破開發(fā)出創(chuàng)新型參考設(shè)計，提供定制化解決方案。

TI（德州儀器）面向 48V 至 1500V 儲能系統(tǒng)的高精度電池管理單元參考設(shè)計 (TIDA-010247)，如圖 6，采用更新一代的 AFE——BQ76972。這顆 AFE 將全溫度范圍電芯電壓精度提升至 ±4.5 mV，直接對齊磷酸鐵鋰電芯的 OCV 平臺變化精度要求。

圖 6：面向 48V 至 1500V 儲能系統(tǒng)的高精度電池管理單元參考設(shè)計 (TIDA-010247) 圖

系統(tǒng)支持 32 串電芯，且電流檢測精度達到 ±0.2%，驅(qū)動方式為高邊控制，進一步壓縮外圍器件成本。更通過 8 對 MOS 并聯(lián)，將系統(tǒng)恒定充放電能力拉高到 100A，以支持更大電池包的充放電需求。此外，系統(tǒng)還支持 CAN 與 RS485 通訊，覆蓋儲能常見接口需求。

該參考設(shè)計采用低功耗 MSPM0G3519 微控制器實現(xiàn)控制邏輯，這顆 MCU 豐富的內(nèi)存和外設(shè)資源足以滿足整個 BMS 的系統(tǒng)需求，還可保證低功耗。值得一提的是， TI（德州儀器）提供基于 MSPM0G3519 的參考代碼，因此這是一個可以提供軟硬件設(shè)計資源的一站式解決方案。

TI（德州儀器）此次在參考設(shè)計中，通過方案的創(chuàng)新，在使用標準低壓 BMS 芯片的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了 100A 電流的全路徑支持，從而將原本面向電動兩輪車的方案，拓展至大功率戶用儲能等更高負載、更大電流的場景。

嚴駿華在采訪中表示，過去此類場景通常采用更高規(guī)格、更高成本的方案來支撐系統(tǒng)需求，而這套方案成本要低很多，但是也能達到相同的效果。

當被問及該方案的定位時， TI（德州儀器）方面明確表示：“我們關(guān)注的不是單純壓縮成本，而是為了拓寬這個方案的應(yīng)用邊界。在控制成本的同時，我們也確保了設(shè)計性能的穩(wěn)定，甚至實現(xiàn)了提升?！?/p>

從這一角度看，TIDA-010247 不僅是一套高精度的低壓 BMS 方案，更是 TI（德州儀器）在 BMS 產(chǎn)品線中對“低壓等于低端”思維的挑戰(zhàn)。

通過提升精度、擴大串數(shù)、增加電流能力與軟件集成度， TI（德州儀器）正在將低壓 BMS 方案推向更廣闊的應(yīng)用空間，并以技術(shù)創(chuàng)新能力而非簡單地通過降物料的價格，構(gòu)建其在儲能管理領(lǐng)域的差異化價值。

04 寫在最后

從高壓到低壓，從結(jié)構(gòu)安全到性能突破， TI（德州儀器）正在通過系統(tǒng)設(shè)計的深度整合，回應(yīng)儲能時代下 BMS 架構(gòu)面臨的多重挑戰(zhàn)。

在高壓系統(tǒng)中，其三板分工的模塊化架構(gòu)，為 1500V、416 串以上的儲能系統(tǒng)提供了清晰可復(fù)制的技術(shù)路徑;而在低壓應(yīng)用中， TI（德州儀器）也以更高的電芯精度、更強的電流支持能力，打破了“低壓即低端”的市場認知。

圖7: 電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用場景分類

無論是隔離距離、電弧檢測還是通信冗余與測量精度， TI（德州儀器）的方案都不是針對單一問題的技術(shù)堆疊，而是構(gòu)建了一個完整的、安全的、可擴展的 BMS 系統(tǒng)閉環(huán)。

隨著儲能系統(tǒng)容量、電壓與復(fù)雜度持續(xù)上探，BMS 正從“電壓電流監(jiān)測器”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋到y(tǒng)安全守門人”。 TI（德州儀器）選擇以系統(tǒng)為切入點進行技術(shù)演進，在架構(gòu)上提前完成分工，在器件上給出明確配置，在軟件上提供可直接部署的方案。最終，將 BMS 從器件的組合，進化為“智慧的”的系統(tǒng)，為儲能應(yīng)用提供更清晰的參考范式。

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審核編輯 黃宇