電子發燒友網報道（文/吳子鵬）當前，全球儲能市場高速發展，中國市場更是以56.83% （EESA數據，2024年）的全球新型儲能裝機占比引領行業發展。根據國家智能制造專家委員會和CNESA的統計數據，2023年中國新型儲能產值突破3000億元；2024年新型儲能累計裝機規模首次超過抽水蓄能，達到78.3GW；到2030年，中國新型儲能累計裝機將達到220GW，行業總產值將超過3萬億元。

在新型儲能市場中，BESS（Battery Energy Storage System，電池儲能系統）占據市場主導地位。隨著裝機規模不斷擴大，BESS對能量密度、系統效率、運維效率和成本效益的需求進一步提升，給系統設計帶來了新的挑戰。為此，德州儀器（TI）推出1500V高壓電池簇電池管理一站式系統方案、電池包主動均衡和無線電池管理等解決方案，幫助行業應對這些挑戰。

三大終端需求推動BESS市場爆發

從BESS市場分布來看，鋰電儲能在整個新型儲能市場的裝機量占比持續保持在90%以上的高位水平，且與快速發展的新能源汽車動力電池產業形成了良好的協同效應，有力支撐新型電力系統構建。此外，鈉離子電池作為一種非鋰儲能技術，在能量密度、循環壽命和安全性等方面持續突破，也受到市場關注。

技術和產品的進步讓BESS擺脫了傳統抽水儲能的部署位置限制，在多元化的應用場景里快速落地。在2025創新儲能技術論壇上，德州儀器系統工程師林凱著重提到了三大應用場景：源網側儲能(GESS)、工商業儲能(C&I ESS)和家用儲能(RESS)。其中，源網側儲能主要用于并網光伏/風力發電站、輸電和配電設備，幫助電網調頻調峰，裝機規模基本超過1MWh；工商業儲能主要部署于商業設施、辦公大樓、工廠、微電網等場景里，顯著提升了企業能源利用和管理的效率，裝機規模在50kWh-1MWh之間；家用儲能多為“家用儲能系統+屋頂光伏板”，用于自發自用/負載削峰填谷，裝機規模在1kWh-30kWh之間。

《2025-2029年中國儲能產業深度調研及投資前景預測報告》指出，當前中國BESS市場仍以源網側儲能為主導，但包括工商業儲能和家用儲能在內的用戶側儲能在快速增長，輔以峰谷電價差擴大，用戶側儲能經濟性顯著提升。

三大市場背后，BESS主要采用的擴容方式是電池并聯系統和電池串聯系統。其中，并聯BMS的系統電壓與單體電池包一致，因此也稱為低壓BMS，主要面向家用和移動儲能場景，需要解決并聯電池包的環流問題，且在尺寸、輕量化和低成本方面有更嚴苛的要求；串聯BMS將多個電池包串聯，總電壓為各電池包電壓之和，因此也稱為高壓BMS，目前最典型的應用是1500V儲能系統，需解決串聯電池包的電壓均衡與容量匹配等問題，未來的發展方向包括通過電化學阻抗分析提升熱管理水平，以及引入無線BMS等。

綜上，當前BESS正經歷技術迭代與市場擴容的雙重驅動，隨著越來越多的清潔能源接入電網，BESS能讓電力基礎設施更好地適應需求變化，提升能源系統的整體韌性，幫助全球主要國家和地區實現自己的“碳排放”目標。同時，技術創新和需求增長也在推動BESS呈現多元化的發展趨勢。電芯層面，更大容量、更長壽命、更高安全的電芯是行業持續不變的追求；系統層面，改進的熱管理、更快的均衡速度和高效的運維是后續升級的大趨勢。

展開來看系統層面的趨勢，如下：

熱管理：傳統BESS主要采用風冷這樣的被動散熱，散熱效率不高，且容易因散熱不均勻出現熱失控的問題，智能液冷+全域溫控的方式逐漸成為行業主流。

均衡速度：以電池包均衡來看，傳統BESS采用的電池包被動均衡技術是一種相對簡單的均衡方式，效率比較低、均衡速度比較慢，導致系統中一部分電能轉化為熱能被消耗。電池包主動均衡在均衡效率、能量利用率和減少能量浪費等方面優勢明顯。BESS系統迭代過程中新舊電池共用的挑戰進一步推動了電池包主動均衡技術的普及。

系統運維：人工智能（AI）、數字孿生和物聯網技術的快速發展讓BESS在預測性維護系統和遠程監控方面的能力大幅提升，使得需要人工干預的場景越來越少。

隨著BESS逐漸向高效率和高安全方向邁進，對系統中的關鍵子系統——BMS（電池管理系統）、PCS（儲能變流器）也提出了新的要求。比如，BMS需要實現精度、效率和均衡速度的突破；PCS的高效率轉換技術和拓撲結構優化也在持續迭代。同時，BESS還有一個趨勢是不容忽視的，即受到光伏系統的啟發，系統直流側電壓從不超過1000V提升至不超過1500V。

相較于1000V儲能系統，1500V儲能系統在電池能量密度與功率密度方面都有著較大的提升。同時，將系統中線纜、BMS硬件模塊、變流器等部件的耐壓等級從不超過1000V提升至不超過1500V，相同容量的BESS中設備數量將減少，降低了設備成本，也降低了土建的成本。另外，1500V 儲能系統能夠更高效地與1500V光伏系統兼容，減少能量轉換環節，也帶來效率和成本的優化。

不過，1500V儲能系統的規模化應用也面臨一些關鍵的技術挑戰。首先，一個較為直觀的挑戰是高壓環境下的可靠性難題，對絕緣與耐壓的要求升級，且需要適配更高耐壓等級的功率器件；其次是高壓串聯下的精準控制挑戰，從1000V到1500V，采用相同電壓等級的電芯，串聯電芯的數據就會顯著增加，為實現系統的一致性，對高精度電池監測技術有著更高的要求。

助力實現1500V大容量BESS

為應對上述趨勢和挑戰，德州儀器憑借先進的電池管理、隔離、電流檢測和高壓電源轉換技術，為住宅儲能、工商業儲能和1500V儲能系統設計提供全面支持。

TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM是德州儀器推出的一款高達1500V的高壓鋰離子(Li-ion)和磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池簇組合參考設計，包含了三個核心參考設計，分別是：

TIDA-010279：其是一個電池監測單元 (BMU)參考設計，采用 BQ78706 電池管理芯片,支持52芯電壓和溫度檢測，并保護電池包以確保安全使用。

TIDA-010272：該參考設計面向高壓監測單元 (HMU)，可以監測四個高壓總線輸入、一個分流電流與溫度，以及電池的一個絕緣阻抗。25℃時總線電壓精度為±0.5%；25℃且<10A時分流電流誤差為 ±10mA；25℃且>10A時分流電流誤差為±0.1%，可確保電池簇的安全運行。

TIDA-010253：該參考設計是一款適用于高壓鋰離子、磷酸鐵鋰電池簇的中央控制器，即電池控制單元 (BCU)，以ARM? Cortex?-R5F MCU為主控，通信接口包括RS-485、CAN、菊花鏈和以太網，適用于高容量電池簇應用。

TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM，圖源：德州儀器

TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM系統框圖，圖源：德州儀器

林凱表示，高可靠的BMU、高精度的HMU，以及高實時的BCU讓這一系統方案形成了一個完整的BESS系統，可監控每個電芯的電壓、電芯溫度、電池簇電壓、電池簇電流、絕緣阻抗，并保護電池包以確保安全使用。此外，該參考設計還有一個特性優勢在于擴展活性，開發人員可以選擇具有數據重新計時和環形架構的穩健菊花鏈通信，用于采用菊花鏈的多模塊電池；也可以選擇高達1500V的CAN接口，支持堆疊結構，用于支持CAN的多模塊電池。另外，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM也適用于住宅、商業、工業和電網儲能系統的大容量電池簇應用。

同時，他指出，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM也是德州儀器助力實現安全可靠儲能系統的代表性方案。在該方案設計實現過程中，使用了大量滿足不同功能安全的器件，來實現整個方案層面的功能安全目標。比如，方案中的AFE芯片BQ78706符合ISO 26262 ASIL B汽車功能安全等級，高壓電池簇監控器BQ79731-Q1則符合ISO 26262 ASIL D汽車功能安全等級。通過這些芯片可實現各種可靠的電芯和電池包檢測，進而實現系統級的功能安全目標。在系統電氣設計層面，TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM里面的電壓隔離器件能夠幫助1500V儲能系統實現5000M海拔下高達15mm的爬電距離。

除了TIDA-HVBMS-ESS-PLTFRM，德州儀器在2025慕尼黑上海電子展上還展示了面向48V至1500V儲能系統的高精度電池管理單元參考設計TIDA-010247，既可以用于面向48V系統、移動儲能和住宅BESS的低壓應用，也可以通過CAN接口的堆疊功能用于1500V商業和工業BESS的BMU。

TIDA-010247通過堆疊兩個高精度電池監測器和保護器BQ769x2來監測多達32個串聯電池電芯的電壓、電池包電流和溫度數據，25℃下磷酸鐵鋰電池電壓測量誤差小于±1.8mV。該參考設計提供出色的保護功能，包括強大的可編程電池電芯和系統保護，以及反向充電器和電池包側高電壓保護，可以應對電芯過壓、電芯欠壓、過熱和充放電過流以及短路放電等各種異常情況。TIDA-010247采用低功耗MSPM0 MCU 系列產品 MSPMP0G3519來控制整個系統，具有超低的運輸模式電流消耗(10μA)和待機模式電流消耗(300μA)。

TIDA-010247，圖源：德州儀器

TIDA-010247可以適用于高壓BMS的應用場景，該參考設計支持通過CAN接口堆疊至1500V的高壓。林凱稱，在1500V儲能系統實現過程中，如果客戶需要進一步降低成本來提升競爭力，TIDA-010247則是一款高性價比的方案，且同樣能夠保障儲能系統的穩定運行。

上述幾款方案對打造1500V儲能系統的BMS子系統非常有幫助，提升BMS系統的開發效率并增強安全可靠性。在整個儲能系統中，BMS、PCS和EMS（能量管理系統）之間的三級聯動控制策略是提升系統性能的關鍵。

在PCS方面，傳統48V電池用的PCS兩級式架構，包括開環的隔離DC/DC和閉環的非隔離DC/DC，因此整體系統的效率較低。德州儀器推出的SRC-DAB轉換器參考設計創新性地采用單級架構，提升PCS的轉換效率。該參考設計提供非常寬的電壓適配范圍，可以支持從40V-60V轉向350V-550V的高壓母線，來實現兩者之間高效的雙向傳輸。同時，這款SRC-DAB的控制算法采用的是4個自由度的控制算法，能夠實現全范圍的ZVS，提升整體的系統效率。

主動均衡讓電池包更高效

上述提到，隨著BESS電壓不斷提高，部署規模持續攀升，傳統電池包被動均衡技術的局限性日益顯著，電池包主動均衡技術因其高效能量管理能力逐漸成為行業關注的焦點。此外，BESS系統迭代過程中存在的新老電池包混用問題，進一步加快了電池包被動均衡技術的淘汰節奏，這種方式僅能處理電壓均衡，無法解決容量、內阻等參數的不一致性，在長周期運行中，電池簇不一致性會持續累積，最終導致整包容量提前衰減。現階段的解決方式是運維人員上門去檢測然后進行充放電，人力成本非常高，但運維效率又比較低。

電池包主動均衡技術則能夠對電池包進行全維度均衡管理，提升電池包的動態響應能力和能量利用率，并借助能量轉換器件減少了均衡過程中的能量損耗。林凱介紹稱，德州儀器的電池包主動均衡方案有很多特征優勢，其采用簡單的硬件架構和控制算法，降低了客戶升級的門檻。為了幫助客戶實現平滑升級，該參考設計利用24V輔源BUS作為能量中轉站，無需改變系統架構，可將功能模塊直接嵌入到原來的系統中。由于是自動均衡，無需人工維護。

基于諧振雙有源橋的有源包間均衡參考設計，圖源：德州儀器

德州儀器的這款參考設計基于諧振雙有源橋，只需要兩個半橋就可以實現任意包間(Pack-to-Pack)的隔離雙向傳輸，支持的電池電壓范圍為40-60V，額定BUS電壓為24V，最大充/放電電流為5A。該參考設計通過具有成本優勢的C2000? MCU TMS320F2800137進行控制，采用諧振+變頻的創新控制算法，可以實現全范圍ZVS，充電模式和放電模式均可實現95%峰值效率。加之該方案的拓撲電路簡單易用，具備低BOM成本優勢。

無線BMS帶來無限可能

隨著儲能系統對能量密度、結構優化和運維效率的要求進一步提升，傳統BMS依賴的線束和連接器成為瓶頸，無線BMS通過無線通信技術突破物理限制，成為儲能系統升級的趨勢之一。

無線BMS消除了線束和連接器占用的空間，可提升系統能量密度，并減少系統中的故障點，支持遠程診斷，進而提升運維效率。同時，無線BMS的靈活性優勢也是非常明顯的，支持模塊化更換故障電池包，適應不同規模儲能項目的需求，也能夠避免因單點失效導致整體系統更換，降低維修難度和維修成本。這種靈活的分布式管理，也更加契合微電網及可再生能源存儲需求。

當然，無線BMS方案設計也面臨著一些挑戰，比如需要實現準確的計量和監測，需要確保可靠、快速地通信，對數據安全/網絡安全有更高的要求等。為幫助開發人員應對無線BMS的設計挑戰，德州儀器推出了可堆疊無線電池管理單元參考設計，其特征性能如下：無線吞吐量高達1.2Mbps，鏈路預算高達103.6dBm，無線主節點功耗小于100uA，從節點功耗小于70uA。支持100個節點擴展，每節點延遲小于2ms/16ms（1主節點/8從節點），傳輸可靠性大于99.999%，丟包率小于10E-7 ，網絡重組時間小于110ms。

可堆疊無線電池管理單元，圖源：德州儀器

林凱認為，借助這款參考設計，設計人員有望將儲能系統傳統的三級式架構（電池簇級、電池包級、電芯級）簡化為兩級式架構，節省儲能系統里的BCU。

無論是在功能安全還是信息安全方面，這款設計都能夠為最終應用提供出色的安全保障。該參考設計采用的無線芯片CC2662-Q1，其通信協議滿足ASIL-D認證；其信息安全的開發遵循德州儀器的信息安全設計流程，該流程滿足ISO21434 認證。需要特別指出的是，該參考設計無需德州儀器軟件許可費用，以低成本幫助儲能系統廠商提升商用優勢。

結語

在全球能源轉型加速的背景下，萬億級儲能市場的藍海已全面展開。從1500V儲能系統帶來的效率革命與成本優化，到主動均衡技術破解新舊電池混用難題、提升能量利用率，再到無線BMS以“去線束化”重構系統架構，每一項創新都在推動BESS的高效與可靠性往下一個高度發展。

作為一家全球化半導體設計與制造企業，德州儀器用一系列的方案展示了自己在儲能領域的協同創新能力，這些參考方案將推動1500V儲能系統、電池包主動均衡技術和無線BMS等創新方案快速落地。同時，通過高度安全可靠的器件，德州儀器也能夠充分保障這些系統的電池管理功能安全、系統電氣功能安全和信息安全，助力萬億儲能藍圖在安全、高效、可持續的軌道上加速鋪展。