構建綠色未來(lái)：四大儲能解決方案引領(lǐng)能源革新

電力，是我們這個(gè)社會(huì )能運行的基礎資源之一，它如同現代文明的血液，流淌在城市的每一個(gè)角落，也正是電力在驅動(dòng)著(zhù)我們的新能源汽車(chē)。我們見(jiàn)證了一輛新能源汽車(chē)如何擁有更智能的“大腦”，也見(jiàn)證了新能源汽車(chē)的續航能力越來(lái)越強，充電速度越來(lái)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(chē)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)更加可持續的未來(lái)。

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)——儲能。

來(lái)自大聯(lián)大的四個(gè)儲能解決方案，它們應用于儲能的方方面面。

這些方案將共同構建一個(gè)更加智能、更加綠色的能源未來(lái)。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)境和可持續發(fā)展做出了貢獻。讓我們一起來(lái)看看吧！

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

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

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

在烈日炎炎的夏日，強烈的陽(yáng)光提供了充沛的能量，但同時(shí)也帶來(lái)了過(guò)熱的風(fēng)險，電池板和轉換設備必須承受高溫的考驗。而在冬季，云層遮擋了陽(yáng)光，電站的輸出功率驟減，這時(shí)候儲能系統的重要性就顯得尤為突出，它直接影響了太陽(yáng)能電站的穩定運行。

大聯(lián)大品佳集團基于英飛凌以其最新的XMC4200微控制器和CFD7系列MOSFET，實(shí)現了3.3KW高功率密度雙向全橋相移方案，為太陽(yáng)能發(fā)電站、家用儲能等領(lǐng)域帶來(lái)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）拓撲結構，這一結構以其簡(jiǎn)單性和高效性而聞名，可以應對來(lái)自大自然的溫度變化。這種設計允許PSFB在軟開(kāi)關(guān)條件下工作，減少了開(kāi)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(kāi)關(guān)導通時(shí)，另一個(gè)半橋的開(kāi)關(guān)則處于關(guān)閉狀態(tài)，避免了直通現象，減少了開(kāi)關(guān)損耗。通過(guò)調整兩個(gè)半橋之間的相位差，可以控制變壓器的伏秒平衡，進(jìn)而調節輸出電壓，實(shí)現穩定的電源輸出。

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

在太陽(yáng)能電站應用時(shí)，它不僅提高了太陽(yáng)能轉換為電能的效率，還通過(guò)高功率密度設計，達到了4.34W/cm3 (71.19W/in3)，節省了寶貴的空間，使得太陽(yáng)能電站的布局更加靈活和經(jīng)濟，由于數字控制的賦予其的無(wú)限可能性，傳統的PSFB拓撲還可以輕松轉換為雙向DC-DC轉換器，無(wú)需對標準設計進(jìn)行任何更改，就使得太陽(yáng)能電站在發(fā)電高峰時(shí)可以存儲能量，在需求高峰時(shí)釋放能量，優(yōu)化了能源的管理和分配。   

而正是因為其獨特的靈活設計，這使得EVAL_3K3W_BIDI_PSFB板不僅適用于太陽(yáng)能電站的能量轉換，還可以廣泛應用于其他需要雙向能量管理的場(chǎng)景，如電動(dòng)汽車(chē)充電站、儲能電池系統等。

品佳集團使用的英飛凌3.3KW高功率密度雙向全橋相移方案，不僅在技術(shù)上實(shí)現了突破，更在實(shí)際應用中展現了其卓越的性能和廣泛的適用性。隨著(zhù)全球對可再生能源和高效電力管理解決方案的需求日益增長(cháng)，英飛凌的技術(shù)將為儲能領(lǐng)域帶來(lái)新的活力。

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

當電力從太陽(yáng)能發(fā)電站奔涌而出，在電力系統中時(shí)，一切將變得不再受控，這時(shí)就需要儲能設備通過(guò)在電力需求低時(shí)儲存能量，并在高峰時(shí)段釋放，有效減緩電網(wǎng)波動(dòng)并補足用電缺口。這不僅對政府層面的電網(wǎng)管理至關(guān)重要，也為民間用戶(hù)提供了通過(guò)光電儲能設備實(shí)現能源自給自足的可能。

在全球能源結構轉型的大背景下，我們對可持續能源和高效電力管理解決方案的需求日益增長(cháng)，儲能設備（ESS）正逐漸成為連接可再生能源與現代電網(wǎng)的橋梁。這此背景下我們來(lái)看看來(lái)自大聯(lián)大友尚集團使用了意法半導體MCU與MPS AFE的BMS方案如何強強聯(lián)手，解決電力系統的儲能中：能量轉換不高、建設和維護成本高、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內核，工作頻率高達170MHz，提供了豐富的通訊界面和高速運算能力。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的高精度測量和處理能力，可以處理復雜的控制算法，優(yōu)化能量轉換過(guò)程，減少能量損失。通過(guò)更精確地監控電池狀態(tài)，提供準確的充電狀態(tài)（SoC）和健康狀態(tài)（SoH）估計，不僅能給AFE提供數據支持，還能減少額外的硬件需求，降低整體系統成本。

說(shuō)到AFE，MPS的AFE則是全面的模擬前端監控。它作為一款專(zhuān)為多節串聯(lián)電池管理系統設計的模擬前端監控和保護解決方案。它支持7節至16節串聯(lián)電池組，提供I2C或SPI通信接口，集成了兩個(gè)獨立的模數變換器（ADC），能夠高精度監測電池電壓、充放電電流以及芯片溫度。MPS2797的高端驅動(dòng)器和可靠的保護功能，包括過(guò)流保護（OCP）、短路保護（SCP）、電池欠壓保護（UVP）、電池過(guò)壓保護（OVP）和溫度保護，確保了電池組的安全運行。    

無(wú)疑，STM32G431 MCU與MPS AFE的結合，為儲能設備提供了一個(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(hù)的安全和便利提供了保障。它不僅適用于住宅能源存儲系統、再生能源集成，還能應用于電動(dòng)汽車(chē)。隨著(zhù)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(lái)的能源管理中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

大聯(lián)大詮鼎集團 基于InnoGaN INV100FQ030C 設計的48V/120A BMS方案：VGaN技術(shù)助力產(chǎn)品設計

電能除了儲存在各種儲能電站、住宅儲能系統中，自然也會(huì )儲存在我們身邊，那些離我們更近的地方。當然，您也許會(huì )想到各型充電寶，不過(guò)今天我們并不想討論這些“小設備”，我們更想向您介紹的是來(lái)自大聯(lián)大詮鼎集團基于英諾賽科InnoGaN INV100FQ030C 設計的48V/120A BMS方案，它是戶(hù)外電源等設備的核心之一。

在我國，戶(hù)外電源領(lǐng)域起步較晚，但是發(fā)展迅速，早期的戶(hù)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(zhù)的不足，尤其是充電時(shí)間過(guò)長(cháng)這一問(wèn)題，讓許多消費者感到不便。此外，其設計風(fēng)格過(guò)于偏向工業(yè)風(fēng)，缺乏親和力，不太符合大眾的審美需求。

針對這些痛點(diǎn)，英諾賽科開(kāi)發(fā)了48V/120A BMS評估板，其采用了100V雙向導通芯片VGaN（INV100FQ030C），這一技術(shù)突破性地實(shí)現了充放電控制與保護，同時(shí)大幅減少了PCB占板面積，降低了系統成本。由于使用了VGaN技術(shù)，通過(guò)在Gate-D1或Gate-D2之間施加5V驅動(dòng)電壓，可以完全打開(kāi)VGaN，實(shí)現系統充電或放電。在需要充電保護或放電保護時(shí)，VGaN的Gate信號可以被主動(dòng)連接到D1或D2，實(shí)現系統充電關(guān)斷或放電關(guān)斷。

這種設計可以實(shí)現一顆VGaN替換一對CHG、DSG MOS的功能，顯著(zhù)減少了器件數量，提高了系統的集成度和可靠性。在同等100A負載電流情況下，傳統的Si MOS串并聯(lián)的BMS方案需要20顆器件實(shí)現，而采用VGaN的BMS方案INNDBMS120LS4僅需8顆即可滿(mǎn)足100A溫升需求。器件數量的減少不僅降低了成本，還在熱性能上帶來(lái)了顯著(zhù)優(yōu)勢，減少了熱量的產(chǎn)生，提高了系統的穩定性和壽命。    

展示板照片

在BMS上應用之時(shí)，VGaN技術(shù)以其超低導通電阻（100V/3.2mΩ）和無(wú)反向恢復、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(hù)外電源中應用的時(shí)候，可以給電源帶來(lái)更快的充電速度，減小的占板面積也可以給戶(hù)外電源的整體設計帶來(lái)更多的可能性。

除了用在戶(hù)外電源的BMS以外，VGaN技術(shù)的高效率、低功耗和快速響應特性，使其成為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的一大福音，能夠為電動(dòng)汽車(chē)提供更加穩定和持久的能源支持，從而延長(cháng)續航里程，提升駕駛體驗；

對于電動(dòng)工具和無(wú)人機等便攜式設備而言，VGaN技術(shù)的輕量化和高功率密度特點(diǎn)，意味著(zhù)設備可以在保持便攜性的同時(shí)，擁有更強大的動(dòng)力輸出和更長(cháng)的運行時(shí)間。這對于提升工作效率和擴展應用場(chǎng)景至關(guān)重要；    

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

產(chǎn)品應用場(chǎng)景

大聯(lián)大詮鼎集團基于英諾賽科的InnoGaN INV100FQ030C 設計的48V/120A BMS方案為電池管理系統的發(fā)展帶來(lái)了革命性的變化，它不僅為電動(dòng)汽車(chē)、儲能系統、電動(dòng)工具、無(wú)人機等領(lǐng)域提供了更安全、更高效、更經(jīng)濟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(lái)的能源和動(dòng)力系統創(chuàng )新奠定了堅實(shí)的基礎。

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

在文章的最后，我們依然要介紹一個(gè)在BMS領(lǐng)域應用的解決方案，它就是來(lái)自大聯(lián)大世平集團基于恩智浦的MC33774多節電池組監控芯片（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)節點(diǎn)。這種通訊能力，結合其冗余架構的功能安全設計，不僅降低了系統成本，還增強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)現數據通信的方式。它通過(guò)在每個(gè)設備之間依次傳遞數據，形成一個(gè)類(lèi)似菊花的鏈式結構。得益于菊花鏈技術(shù)，它允許系統設計師在不需要復雜布線(xiàn)的情況下，監控大量的電池單元。通過(guò)雙向通訊，主控器可實(shí)時(shí)監測電池狀態(tài)，并下發(fā)控制指令，確保電池系統安全、高效運行。

在其他參數上，MC33774依舊強勁，它以其高達94V的電源電壓和4至18串電池電壓的測量能力，成為高電壓儲能系統的理想選擇。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，顯著(zhù)提高了采樣精度和效率。其電池電壓檢測精度為8mV，總測量誤差（TME）小于1.5mV（全溫度范圍），這使得它適用于大多數化學(xué)電池。此外，它支持被動(dòng)均衡，高達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(cháng)電池壽命。

不僅如此，世平集團所使用的恩智浦1500V ESS方案，展示了MC33774在實(shí)際應用中的實(shí)力。該方案包括模擬前端CMU板、BJB板和BMU板，分別負責采集電池的電壓、溫度、壓力和總線(xiàn)電流等參數，并通過(guò)MC33665A菊花鏈橋接芯片與VCU通訊。該方案夠滿(mǎn)足功能安全IEC 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、適用于IEC 61508的質(zhì)量/安全代碼包、底層驅動(dòng)以及SL/SAF驅動(dòng)（開(kāi)發(fā)版本），確保了系統的穩定性和安全性。    

大聯(lián)大世平集團的 CMU 板（MC33774）

大聯(lián)大世平集團的 BJB 板（MC33772）    

結束語(yǔ)

隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，儲能技術(shù)正在以前所未有的速度發(fā)展，為我們的能源未來(lái)描繪出一幅更加綠色、高效、智能的藍圖。大聯(lián)大各集團聯(lián)手英飛凌、意法半導體、英諾賽科和恩智浦等等廠(chǎng)商的各種先進(jìn)儲能解決方案，涵蓋了太陽(yáng)能發(fā)電站、住宅儲能系統、戶(hù)外電源、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域，為儲能設備帶來(lái)了更高的效率、更低的成本、更強的安全性和更廣闊的應用前景。

同時(shí)，這些方案也為我們的地球環(huán)境和可持續發(fā)展做出了貢獻。它們如同點(diǎn)亮未來(lái)的明燈，照亮著(zhù)能源轉型的道路，引領(lǐng)我們走向一個(gè)更加美好的明天。