構(gòu)建綠色未來：四大儲(chǔ)能解決方案引領(lǐng)能源革新

電力，是我們這個(gè)社會(huì)能運(yùn)行的基礎(chǔ)資源之一，它如同現(xiàn)代文明的血液，流淌在城市的每一個(gè)角落，也正是電力在驅(qū)動(dòng)著我們的新能源汽車。我們見證了一輛新能源汽車如何擁有更智能的“大腦”，也見證了新能源汽車的續(xù)航能力越來越強(qiáng)，充電速度越來越快，它們正逐漸成為人們出行的首選。

電力，作為新能源汽車的心臟，正在重塑我們的交通網(wǎng)絡(luò)，引領(lǐng)我們走向一個(gè)更加可持續(xù)的未來。

在本篇文章中，我們將深入電力網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵一環(huán)——儲(chǔ)能。

來自大聯(lián)大的四個(gè)儲(chǔ)能解決方案，它們應(yīng)用于儲(chǔ)能的方方面面。

這些方案將共同構(gòu)建一個(gè)更加智能、更加綠色的能源未來。這些技術(shù)的發(fā)展不僅推動(dòng)了能源行業(yè)的創(chuàng)新，也為我們的地球環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。讓我們一起來看看吧！

大聯(lián)大品佳集團(tuán) 基于英飛凌使用XMC4200并搭配最新CFD7系列：革新能源轉(zhuǎn)換效率

在當(dāng)今電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，高效率、高功率密度的電力轉(zhuǎn)換解決方案成為了新能源領(lǐng)域的關(guān)鍵需求。

在廣袤無垠的沙漠中，或是在崎嶇的山丘之上，成千上萬的太陽能電池板排列成整齊的矩陣，捕捉每一縷陽光，將其轉(zhuǎn)化為寶貴的電能。然而，太陽能電站的運(yùn)作并非總是一帆風(fēng)順。大自然的變幻莫測(cè)給電源管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

在烈日炎炎的夏日，強(qiáng)烈的陽光提供了充沛的能量，但同時(shí)也帶來了過熱的風(fēng)險(xiǎn)，電池板和轉(zhuǎn)換設(shè)備必須承受高溫的考驗(yàn)。而在冬季，云層遮擋了陽光，電站的輸出功率驟減，這時(shí)候儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要性就顯得尤為突出，它直接影響了太陽能電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

大聯(lián)大品佳集團(tuán)基于英飛凌以其最新的XMC4200微控制器和CFD7系列MOSFET，實(shí)現(xiàn)了3.3KW高功率密度雙向全橋相移方案，為太陽能發(fā)電站、家用儲(chǔ)能等領(lǐng)域帶來了革命性的進(jìn)步。    

英飛凌產(chǎn)品實(shí)物圖

英飛凌的EVAL_3K3W_BIDI_PSFB板采用了創(chuàng)新的相移全橋（PSFB）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)以其簡(jiǎn)單性和高效性而聞名，可以應(yīng)對(duì)來自大自然的溫度變化。這種設(shè)計(jì)允許PSFB在軟開關(guān)條件下工作，減少了開關(guān)損耗，提高了整體效率，并且降低了電磁干擾。

PSFB電路的核心在于兩個(gè)半橋之間的相位差控制。在一個(gè)半橋的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)半橋的開關(guān)則處于關(guān)閉狀態(tài)，避免了直通現(xiàn)象，減少了開關(guān)損耗。通過調(diào)整兩個(gè)半橋之間的相位差，可以控制變壓器的伏秒平衡，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電源輸出。

在該方案中，還通過結(jié)合600V CoolMOS? CFD7和150V OptiMOS? 5同步整流器，使得其在降壓模式下實(shí)現(xiàn)了98%的效率，在升壓模式下實(shí)現(xiàn)了97%的效率，這一效率水平在業(yè)界處于領(lǐng)先地位。

在太陽能電站應(yīng)用時(shí)，它不僅提高了太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率，還通過高功率密度設(shè)計(jì)，達(dá)到了4.34W/cm3 (71.19W/in3)，節(jié)省了寶貴的空間，使得太陽能電站的布局更加靈活和經(jīng)濟(jì)，由于數(shù)字控制的賦予其的無限可能性，傳統(tǒng)的PSFB拓?fù)溥€可以輕松轉(zhuǎn)換為雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器，無需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)進(jìn)行任何更改，就使得太陽能電站在發(fā)電高峰時(shí)可以存儲(chǔ)能量，在需求高峰時(shí)釋放能量，優(yōu)化了能源的管理和分配。   

而正是因?yàn)槠洫?dú)特的靈活設(shè)計(jì)，這使得EVAL_3K3W_BIDI_PSFB板不僅適用于太陽能電站的能量轉(zhuǎn)換，還可以廣泛應(yīng)用于其他需要雙向能量管理的場(chǎng)景，如電動(dòng)汽車充電站、儲(chǔ)能電池系統(tǒng)等。

品佳集團(tuán)使用的英飛凌3.3KW高功率密度雙向全橋相移方案，不僅在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破，更在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)了其卓越的性能和廣泛的適用性。隨著全球?qū)稍偕茉春透咝щ娏芾斫鉀Q方案的需求日益增長(zhǎng)，英飛凌的技術(shù)將為儲(chǔ)能領(lǐng)域帶來新的活力。

大聯(lián)大友尚集團(tuán) 基于意法半導(dǎo)體MCU與MPS AFE的BMS方案：一個(gè)智能的電池組衛(wèi)士 

當(dāng)電力從太陽能發(fā)電站奔涌而出，在電力系統(tǒng)中時(shí)，一切將變得不再受控，這時(shí)就需要儲(chǔ)能設(shè)備通過在電力需求低時(shí)儲(chǔ)存能量，并在高峰時(shí)段釋放，有效減緩電網(wǎng)波動(dòng)并補(bǔ)足用電缺口。這不僅對(duì)政府層面的電網(wǎng)管理至關(guān)重要，也為民間用戶提供了通過光電儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)現(xiàn)能源自給自足的可能。

在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大背景下，我們對(duì)可持續(xù)能源和高效電力管理解決方案的需求日益增長(zhǎng)，儲(chǔ)能設(shè)備（ESS）正逐漸成為連接可再生能源與現(xiàn)代電網(wǎng)的橋梁。這此背景下我們來看看來自大聯(lián)大友尚集團(tuán)使用了意法半導(dǎo)體MCU與MPS AFE的BMS方案如何強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，解決電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能中：能量轉(zhuǎn)換不高、建設(shè)和維護(hù)成本高、安全性等等痛點(diǎn)的。    

產(chǎn)品實(shí)物圖

STM32G431 MCU，它是BMS的智能核心。它基于高性能的Arm? Cortex?-M4內(nèi)核，工作頻率高達(dá)170MHz，提供了豐富的通訊界面和高速運(yùn)算能力。這款MCU集成了兩個(gè)快速12位ADC、多個(gè)比較器和運(yùn)算放大器，以及多個(gè)DAC通道，使其成為BMS的理想選擇。STM32G431的高精度測(cè)量和處理能力，可以處理復(fù)雜的控制算法，優(yōu)化能量轉(zhuǎn)換過程，減少能量損失。通過更精確地監(jiān)控電池狀態(tài)，提供準(zhǔn)確的充電狀態(tài)（SoC）和健康狀態(tài)（SoH）估計(jì)，不僅能給AFE提供數(shù)據(jù)支持，還能減少額外的硬件需求，降低整體系統(tǒng)成本。

說到AFE，MPS的AFE則是全面的模擬前端監(jiān)控。它作為一款專為多節(jié)串聯(lián)電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模擬前端監(jiān)控和保護(hù)解決方案。它支持7節(jié)至16節(jié)串聯(lián)電池組，提供I2C或SPI通信接口，集成了兩個(gè)獨(dú)立的模數(shù)變換器（ADC），能夠高精度監(jiān)測(cè)電池電壓、充放電電流以及芯片溫度。MPS2797的高端驅(qū)動(dòng)器和可靠的保護(hù)功能，包括過流保護(hù)（OCP）、短路保護(hù)（SCP）、電池欠壓保護(hù)（UVP）、電池過壓保護(hù)（OVP）和溫度保護(hù)，確保了電池組的安全運(yùn)行。    

無疑，STM32G431 MCU與MPS AFE的結(jié)合，為儲(chǔ)能設(shè)備提供了一個(gè)高效、可靠的BMS解決方案。這種解決方案不僅提高了能源利用效率，還為用戶的安全和便利提供了保障。它不僅適用于住宅能源存儲(chǔ)系統(tǒng)、再生能源集成，還能應(yīng)用于電動(dòng)汽車。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們有理由相信，這種BMS方案將在未來的能源管理中發(fā)揮越來越重要的作用。

大聯(lián)大詮鼎集團(tuán) 基于InnoGaN INV100FQ030C 設(shè)計(jì)的48V/120A BMS方案：VGaN技術(shù)助力產(chǎn)品設(shè)計(jì)

電能除了儲(chǔ)存在各種儲(chǔ)能電站、住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)中，自然也會(huì)儲(chǔ)存在我們身邊，那些離我們更近的地方。當(dāng)然，您也許會(huì)想到各型充電寶，不過今天我們并不想討論這些“小設(shè)備”，我們更想向您介紹的是來自大聯(lián)大詮鼎集團(tuán)基于英諾賽科InnoGaN INV100FQ030C 設(shè)計(jì)的48V/120A BMS方案，它是戶外電源等設(shè)備的核心之一。

在我國(guó)，戶外電源領(lǐng)域起步較晚，但是發(fā)展迅速，早期的戶外移動(dòng)電源，它們更像是放大版的充電寶。這些產(chǎn)品在實(shí)用性方面存在一些顯著的不足，尤其是充電時(shí)間過長(zhǎng)這一問題，讓許多消費(fèi)者感到不便。此外，其設(shè)計(jì)風(fēng)格過于偏向工業(yè)風(fēng)，缺乏親和力，不太符合大眾的審美需求。

針對(duì)這些痛點(diǎn)，英諾賽科開發(fā)了48V/120A BMS評(píng)估板，其采用了100V雙向?qū)ㄐ酒琕GaN（INV100FQ030C），這一技術(shù)突破性地實(shí)現(xiàn)了充放電控制與保護(hù)，同時(shí)大幅減少了PCB占板面積，降低了系統(tǒng)成本。由于使用了VGaN技術(shù)，通過在Gate-D1或Gate-D2之間施加5V驅(qū)動(dòng)電壓，可以完全打開VGaN，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充電或放電。在需要充電保護(hù)或放電保護(hù)時(shí)，VGaN的Gate信號(hào)可以被主動(dòng)連接到D1或D2，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充電關(guān)斷或放電關(guān)斷。

這種設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)一顆VGaN替換一對(duì)CHG、DSG MOS的功能，顯著減少了器件數(shù)量，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。在同等100A負(fù)載電流情況下，傳統(tǒng)的Si MOS串并聯(lián)的BMS方案需要20顆器件實(shí)現(xiàn)，而采用VGaN的BMS方案INNDBMS120LS4僅需8顆即可滿足100A溫升需求。器件數(shù)量的減少不僅降低了成本，還在熱性能上帶來了顯著優(yōu)勢(shì)，減少了熱量的產(chǎn)生，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命。    

展示板照片

在BMS上應(yīng)用之時(shí)，VGaN技術(shù)以其超低導(dǎo)通電阻（100V/3.2mΩ）和無反向恢復(fù)、超低柵極電荷等特性，為BMS提供了更高的效率和更好的熱性能，在戶外電源中應(yīng)用的時(shí)候，可以給電源帶來更快的充電速度，減小的占板面積也可以給戶外電源的整體設(shè)計(jì)帶來更多的可能性。

除了用在戶外電源的BMS以外，VGaN技術(shù)的高效率、低功耗和快速響應(yīng)特性，使其成為電動(dòng)汽車行業(yè)的一大福音，能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車提供更加穩(wěn)定和持久的能源支持，從而延長(zhǎng)續(xù)航里程，提升駕駛體驗(yàn)；

對(duì)于電動(dòng)工具和無人機(jī)等便攜式設(shè)備而言，VGaN技術(shù)的輕量化和高功率密度特點(diǎn)，意味著設(shè)備可以在保持便攜性的同時(shí)，擁有更強(qiáng)大的動(dòng)力輸出和更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。這對(duì)于提升工作效率和擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景至關(guān)重要；    

該方案自然也能在儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域有所應(yīng)用，VGaN技術(shù)能夠優(yōu)化儲(chǔ)能單元的性能，提高能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)降低系統(tǒng)的整體成本，為可再生能源的存儲(chǔ)和利用提供了更加經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。

產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景

大聯(lián)大詮鼎集團(tuán)基于英諾賽科的InnoGaN INV100FQ030C 設(shè)計(jì)的48V/120A BMS方案為電池管理系統(tǒng)的發(fā)展帶來了革命性的變化，它不僅為電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)工具、無人機(jī)等領(lǐng)域提供了更安全、更高效、更經(jīng)濟(jì)的電池管理解決方案，也推動(dòng)了這些行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)拓展，為未來的能源和動(dòng)力系統(tǒng)創(chuàng)新奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

大聯(lián)大世平集團(tuán) 基于恩智浦電池組監(jiān)控芯片：菊花鏈通訊高效監(jiān)控電池狀態(tài)

在文章的最后，我們依然要介紹一個(gè)在BMS領(lǐng)域應(yīng)用的解決方案，它就是來自大聯(lián)大世平集團(tuán)基于恩智浦的MC33774多節(jié)電池組監(jiān)控芯片（BMS AFE 芯片）。

而它的不同之處就是支持SPI或隔離的菊花鏈通訊，SPI速率達(dá)到4Mbps，菊花鏈速率為2Mbps，支持菊花鏈雙向通訊，最多可連接63個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種通訊能力，結(jié)合其冗余架構(gòu)的功能安全設(shè)計(jì)，不僅降低了系統(tǒng)成本，還增強(qiáng)了鋰離子電池組的安全性。

所謂的“菊花鏈”通訊技術(shù)是一種在串聯(lián)電路中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的方式。它通過在每個(gè)設(shè)備之間依次傳遞數(shù)據(jù)，形成一個(gè)類似菊花的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。得益于菊花鏈技術(shù)，它允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在不需要復(fù)雜布線的情況下，監(jiān)控大量的電池單元。通過雙向通訊，主控器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，并下發(fā)控制指令，確保電池系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。

在其他參數(shù)上，MC33774依舊強(qiáng)勁，它以其高達(dá)94V的電源電壓和4至18串電池電壓的測(cè)量能力，成為高電壓儲(chǔ)能系統(tǒng)的理想選擇。這款芯片的單次采樣時(shí)間僅為240微秒，支持可編程的采樣平均數(shù)，顯著提高了采樣精度和效率。其電池電壓檢測(cè)精度為8mV，總測(cè)量誤差（TME）小于1.5mV（全溫度范圍），這使得它適用于大多數(shù)化學(xué)電池。此外，它支持被動(dòng)均衡，高達(dá)300mA的平均電池均衡和診斷功能，能夠自動(dòng)進(jìn)行奇/偶均衡，確保電池組的一致性和延長(zhǎng)電池壽命。

不僅如此，世平集團(tuán)所使用的恩智浦1500V ESS方案，展示了MC33774在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)力。該方案包括模擬前端CMU板、BJB板和BMU板，分別負(fù)責(zé)采集電池的電壓、溫度、壓力和總線電流等參數(shù)，并通過MC33665A菊花鏈橋接芯片與VCU通訊。該方案夠滿足功能安全I(xiàn)EC 61508 SIL-2和IEC 60730 Class B的需求。其軟件支持包括FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、適用于IEC 61508的質(zhì)量/安全代碼包、底層驅(qū)動(dòng)以及SL/SAF驅(qū)動(dòng)（開發(fā)版本），確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。    

大聯(lián)大世平集團(tuán)的 CMU 板（MC33774）

大聯(lián)大世平集團(tuán)的 BJB 板（MC33772）    

結(jié)束語

隨著科技的不斷進(jìn)步，儲(chǔ)能技術(shù)正在以前所未有的速度發(fā)展，為我們的能源未來描繪出一幅更加綠色、高效、智能的藍(lán)圖。大聯(lián)大各集團(tuán)聯(lián)手英飛凌、意法半導(dǎo)體、英諾賽科和恩智浦等等廠商的各種先進(jìn)儲(chǔ)能解決方案，涵蓋了太陽能發(fā)電站、住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)、戶外電源、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，為儲(chǔ)能設(shè)備帶來了更高的效率、更低的成本、更強(qiáng)的安全性和更廣闊的應(yīng)用前景。

同時(shí)，這些方案也為我們的地球環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。它們?nèi)缤c(diǎn)亮未來的明燈，照亮著能源轉(zhuǎn)型的道路，引領(lǐng)我們走向一個(gè)更加美好的明天。