【導(dǎo)讀】針對(duì)發(fā)電側(cè)的儲(chǔ)能,主要容量從兆瓦到吉瓦級(jí)別,通常這些系統(tǒng)的電池電壓組都在800V至1500V,電池組容量將達(dá)到280-Ah,可能要連續(xù)運(yùn)行500個(gè)小時(shí)以上。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能負(fù)責(zé)調(diào)峰、調(diào)頻、緩解電網(wǎng)阻塞等作用,與風(fēng)能和太陽(yáng)能共同工作,打造友好型電網(wǎng)。
目前儲(chǔ)能系統(tǒng)種類很多,主要取決于電壓和電池以及系統(tǒng)容量。
針對(duì)發(fā)電側(cè)的儲(chǔ)能,主要容量從兆瓦到吉瓦級(jí)別,通常這些系統(tǒng)的電池電壓組都在800V至1500V,電池組容量將達(dá)到280-Ah,可能要連續(xù)運(yùn)行500個(gè)小時(shí)以上。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能負(fù)責(zé)調(diào)峰、調(diào)頻、緩解電網(wǎng)阻塞等作用,與風(fēng)能和太陽(yáng)能共同工作,打造友好型電網(wǎng)。
而商業(yè)和工業(yè)儲(chǔ)能,50千瓦到一兆瓦區(qū)間,電壓500V-1500V區(qū)間,主要位于商業(yè)中心、工廠或快充站附近,除了可以解決調(diào)峰問(wèn)題之外,特別是針對(duì)快充站,可以解決電網(wǎng)無(wú)法支持的瞬時(shí)大功率。
住宅區(qū)則是與屋頂太陽(yáng)能板相結(jié)合形成微電網(wǎng),由于儲(chǔ)能容量不大,因此一般都是48V或100V產(chǎn)品。
不同的儲(chǔ)能結(jié)構(gòu),對(duì)于BMS(電池管理系統(tǒng))要求不同,總體來(lái)說(shuō),BMS需要具有三大特質(zhì),包括功率密度、低Iq以及高精確度和準(zhǔn)確度。功率密度是儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵,ESS(能量存儲(chǔ)系統(tǒng))的電壓取決于系統(tǒng)內(nèi)電池的堆疊,更高的功率就意味著更高的電壓,更多的電芯,因此需要一個(gè)BMS可以同時(shí)監(jiān)控更多通道,才可以提升功率密度。其次,儲(chǔ)能系統(tǒng)需要盡可能的延長(zhǎng)電池壽命,因此BMS系統(tǒng)需要消耗更小的功率,才能延長(zhǎng)電池的壽命,這就要求芯片具有更低的靜態(tài)電流Iq;第三,BMS需要了解電池的各個(gè)方面,這就需要系統(tǒng)精度更高,特別是針對(duì)不同化學(xué)成分的電池,放電曲線不同,精度要求也不同,但20%到80%的檢測(cè)非常重要。
對(duì)于高壓ESS系統(tǒng)而言,要采用分立方案,需要包括BMU和CMU兩部分,每個(gè)Rack為200V-1500V,每個(gè)Pack為51.2V至204.8V,電芯數(shù)量由16個(gè)至64個(gè)不等。其中BMU負(fù)責(zé)每個(gè)pack的均衡、電壓監(jiān)控和溫度監(jiān)控,BCU負(fù)責(zé)測(cè)量電流、電壓監(jiān)控、SoC計(jì)算、通信等等。
Pack彼此間的通信,可以有兩種通信方式,需要更長(zhǎng)的通信距離并且系統(tǒng)更復(fù)雜時(shí),應(yīng)選擇CAN,而相對(duì)比較小或者有性價(jià)比要求的系統(tǒng),可以選擇菊花鏈通信方式。
對(duì)于住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)而言,電壓要低得多,一般都是48V或者并聯(lián)100V系統(tǒng),因此BMU和CMU可以集成,因此系統(tǒng)要負(fù)責(zé)包括電壓、電流以及溫度監(jiān)控。
對(duì)于任何儲(chǔ)能系統(tǒng)而言,安全都是至關(guān)重要的,各地區(qū)針對(duì)ESS、電池包以及PCS出臺(tái)了相應(yīng)的法律法規(guī),另外包括EMC也有嚴(yán)格的限制。而隨著安全可靠性的要求不斷提升,功能安全也正在有更多的監(jiān)管出臺(tái)。
針對(duì)不同的儲(chǔ)能系統(tǒng),TI推出了多款BMS AFE與其適配。
首先是TI的BQ79616,這是一款支持16節(jié)的BMS模擬前端,并帶有監(jiān)視器功能,支持菊花鏈通信,由于電流需要專門的BCU進(jìn)行測(cè)試,因此BQ79616不帶電流檢測(cè)功能。
另外一個(gè)產(chǎn)品是集成BMU和BCU功能的BQ79652,帶有電流檢測(cè)功能,專為戶用儲(chǔ)能所開發(fā)。
值得一提的是,TI還推出了多種參考設(shè)計(jì),以方便開發(fā)者。比如TIDA-010271針對(duì)ESS的可堆疊電池管理單元參考設(shè)計(jì),以及TIDA-010216, TIDA-010208, TIDA-010247三款基于BQ79652的參考設(shè)計(jì)。
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