MPS高性能储能BMS解决方案

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随着能源需求不断增长,为了推动经济成长和满足日常需求,我们需要可靠、价格合理且稳定的能源供给,同时,对外国能源的过度依赖也可能使我们在地缘政治冲突面前变得脆弱,考虑到全球对气候变迁的持续关注,为确保能源使用能减少环境污染,提高能源效率并转向低碳能源,成为我们努力的方向,为实现能源安全,我们必须充分利用各种可能的能源生成和效率提升方法,电力是一种常见的集中式能源形式,从化石燃料转向电力消耗,这引起了人们对电能的高度关注,也使储能系统成为其中至关重要的一环。

储能:超级“行动电源”与“稳定器”

储能是一种利用特定设备来储存多余能量,并在需要时释放这些能量的过程,这个过程类似于将能量储存在一个大型可移动的「行动电源」中,然后在必要时使用它来进行供电,由于新能源如风能和太阳能容易受到天气条件的影响,因此供电会变得不稳定,而储能可以充当一种「稳定器」,确保电力系统持续运作。

如今,储能已经成为不可或缺的支援技术,在各种不同场景中得到广泛应用,这些场景包括发电站和发电车的发电侧、输电站、输电车和配电站的输配电侧,以及工业、企业和家庭等用电侧。

BMS:储能系统中的“安全战士”

储能的各种应用都离不开电池管理系统(BMS)的支援,BMS能够即时监控电池状态、智能管理电池,这对于储能系统来说至关重要,然而,目前储能BMS的发展之路仍充满挑战,包括精确测量、电池安全和算法开发等各方面的困境。

挑战一:监控问题
电池监控的精度对提高储能系统的性能至关重要,但这也对储能BMS提出了极高的要求,因为BMS必须实时监控单个电池电芯,提供高精度的电压、电流和温度资料,以便准确评估系统状态,进而采取正确的电池管理措施。

挑战二:安全风险
储能电池火灾和爆炸事故屡见不鲜,使电池的安全性成为广受关注的议题,因电池储能系统存在技术缺陷而引发的爆炸,其冲击波甚至能掀翻整个屋顶结构,因此,如何强化BMS的电池保护功能,提高储能电池的安全性,减少类似事故的发生是一个迫切需要深入思考的问题。

挑战三:算法发展
BMS作为储能系统的“大脑”,其电量计的算法开发极具挑战性。工程师团队不仅需要拥有电化学、物理、电气和电子工程、固件开发和资料科学等多方面的知识和技术,还需要丰富的实践经验,才能设计出接近完美的BMS,这也大幅增加了储能BMS算法的自主研发难度。

MPS BMS高效能解决方案

针对BMS面对这些挑战,MPS目前提供了高性能的解决方案,可以应用于各种高低压储能场景,包括家用储能、资料中心、通讯基站和大型储能等。其中,MPS的模拟前端产品MP2797和电量计MPF4279x系列产品具有三大“秘技”,可以协助储能BMS顺利克服各种困难。

秘技一:精准之剑
MP2797集成了两个独立的模拟数字变换器(ADC),可以分别对电池电压(V)、充电/放电电流(I)以及芯片温度(T)进行高精度监测。同时,MP2797的每个电芯(Cell)都具有电压电流(VI)同步功能,搭配MPS电压电流混合算法的电量计芯片MPF4279x使用,能协助客户抓取电池特征资料,并基于此建立精准的电池模型,从而准确地预估储能电池的剩余电量(SOC)和健康状态(SOH)。这种精确预测有助于后续的电池智慧管理,进而有效提高储能电池的使用率。例如在停电、限电时为企业提供更多备用电源,降低生产经营风险,或帮助企业利用昼夜高峰谷价差减少更多用电成本,提高经济效益。

秘技二:安全之盾
在精准的资料监控基础上,MP2797能够在储能电池出现状况时立即发出预警并采取相应的电池管理措施,保障储能电池的安全使用。不仅如此,MP2797还集成了高边驱动。一方面,高边驱动采用「切断电源」的电池保护方式会比低边驱动「切断地面」的方式更可靠。另一方面,与低边驱动相比,高边驱动在触发保护的同时仍可保持与MCU的通讯,从而避免了资料的遗失。值得一提的是,高边驱动还能隔离电源讯号,从而节省了隔离设计的隐藏成本。

秘技三:组合Buff
MP2797作为一款可靠的电池管理装置,提供了较为完整的电池监控、预警和保护解决方案,MPF4279x则能够提供峰值功率,计算电池阻抗,判断电池的老化程度,精确预估电池的循环寿命与实时输出能力。由MP2797和MPF4279x组成的一站式解决方案进一步提升了储能电池测量的精准性,同时也免去了设计人员自主开发SOC算法的复杂过程。此外,采用同步降压变换器MP4581可以带来高集成度和高效率,而添加4/6通道的高速讯号隔离器MP276xx还能帮助实现多个FE级联模式下的相互通讯。选用MPS的这些产品组合为储能BMS叠加了更多Buff(额外增益),不但优化了系统效能,也提高了设计效率。

储能既是支持新型电力系统的重要技术与基础装备,也是实现「碳达峰」与「碳中和」两大目标的强大支撑。在绿色转型的大背景下,储能技术得到了大力发展与广泛应用。而BMS作为储能系统的关键一环,仍被困于多重荆棘之中。 MPS新品MP2797等高性能解决方案则有效击破各项难题,助推储能BMS“披荆斩棘”,为顾客提供更理想的产品选择。


资料来源: MPS 官网 (https://www.monolithicpower.cn/cn/the-use-case-of-mp2797-in-energy-storage)
 
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