簡介

經濟的發展以及日常生活都離不開可靠且可承受的能源。沒有能源，經濟增長與發展將會停滯不前；而依賴進口能源又易受地緣政治沖突的影響。除此之外，氣候問題也越來越嚴重，如何確保能源安全對環境產生正面影響，同時提高能源效率并向低碳能源轉型，這是業界面臨的挑戰。

那為實現能源安全，每一種可能的高效能源都是我們探索的方向。電力是匯集能量的一種常見形式。 近年來，從化石燃料向電力消耗的轉變又燃起了人們對電能的興趣，而其中，儲能系統是一個關鍵的組成部分。

儲能系統（ESS）

儲能系統 (ESS) 可通過能量存儲介質儲存電能，并在需要時補充電網等主能源。作為一種儲能器，ESS在主電源可用時充電，在電量不足時則放電。

風能和光伏都是新能源，但開發時必須認識到，這些能源的可用性不會根據需求而變化。與順應需求增加電力輸出的發電廠不同，這些新能源只在可用時提供電能。而ESS 則起到了穩定器的作用，用于收集并供應電能。

儲能需求正在能量傳輸系統的各個層面呈爆炸式增長，包括發電站、輸電站、工業場所、電動汽車充電站，以及個人家庭。不同級別的能量輸送系統確保了可用能量的可靠與一致性。

ESS電池管理系統（BMS）

ESS的電池管理系統（BMS）用于實時監控電池狀態，并精心管理儲能系統的關鍵功能部件-大量高能電池。BMS必須精確測量每個電池，監控其健康狀況，并為系統提供準確的信息，從而實現ESS 的安全性、可靠性、高容量以及長壽命。

MPS的BMS儲能解決方案

MPS為家庭、大型儲能中心、數據中心、通信基站等各種高、低壓儲能應用提供高性能的BMS解決方案。本文介紹的儲能系統BMS 解決方案采用MP2797實現模擬前端 (AFE) 監控和保護解決方案，還采用了MPF4279x 系列電量計。該方案具備三個主要優勢，下面將分別闡述。圖 1 所示為 MP2797 電池管理器件。

精確的測量

電池監控的精度對優化儲能系統的性能至關重要。這其中包括精確監測每個電池的實時電壓、電流和溫度數據，提供給系統以評估每個電池的充電狀態 (SOC) 和健康狀況 (SOH)。

MP2797集成了兩個獨立的模數轉換器（ADC），可以分別高精度地測量每個電池的電壓、充/放電電流和溫度。MP2797還同步測量每個電池的VI（電壓和電流）電流，并提供給MPF4279x 電量計系列器件，通過其電壓-電流混合算法加以利用。這個模型可以精確估算 ESS 電池的剩余 SOC 和 SOH。

準確的預測能力能夠最大限度地延長儲能電池的運行時間。無論斷電或能量仲裁時是否需要 ESS，運行時間都是最大化電池監測精度的關鍵參數。

圖 2 顯示了電池電壓和電流誤差測量曲線。

電量計算法

電量計算法是 ESS的內驅動力。但開發精確的算法很有挑戰性，它需要的專業知識涉及多個方面，包括電化學、物理、電氣與電子工程、固件開發和數據科學等。MPS 提供的低風險、低成本、快速上市的 BMS 解決方案，可幫您節省為開發電量計算法付出的成本與時間。

MP2797 提供精確的電池測量、電池平衡、監控、保護和控制功能。MPF42791提供峰值功率，計算電池阻抗，評估電池老化情況，并精確估算電池生命周期和實時輸出能力。MP2797 和 MPF42791 的組合解決方案具備出色的精確度，并讓設計人員省去了獨立開發 SOC 算法的復雜過程（見圖 3）。

MPS 還提供同步降壓變換器MP4581，為外部設備提供高效率電源解決方案。與此同時，還可以結合 MP276xx 系列高速信號隔離器，堆疊多個 IC 以用于更高通道數的應用。

電池安全性

電池的安全性非常關鍵，如果管理不當，儲能電池可能會帶來危險。MP2797 提供全面的安全功能，例如根據精確測量的電壓、電流和溫度值，在系統存在不安全情況時發出警告；通過集成高端 (HS) 充電和放電 FET 驅動器，MP2797 可以直接禁用電池充電/放電；HS 驅動架構則確保了在觸發保護時使用微控制器單元 (MCU) 進行通信，從而避免數據丟失。

圖4顯示了MP2797的典型應用電路。

結語

儲能對推進電力系統發展、實現碳達峰和碳中和的目標至關重要。為了滿足不斷增長的儲能需求，設計人員必須解決BMS的局限性，例如電池監控精度、開發電量計算法以及確保電池的安全性。MPS結合MP2797和 MPF4279x 電量計提供了一種有效的電池管理解決方案，推進了儲能發展并克服了 BMS 面臨的難題。