儲能領域蘊藏節能機會 ADI積極推動節能減排

ADI 公司的檢測、信號轉換和信號處理技術為全球的能源基礎設施提供支持。從發電端的發電機電流電壓監測/ 風機振動監測、輸電環節的導線舞動監測/ 導線覆冰監測/ 地質災害監測、變電環節的變壓器振動監測到配電環節故障指示以及用電環節的電力計量，從微電網和公用事業到數據中心和工廠，再到最大限度提高可再生能源利用率及支持電動汽車充電樁的大規模部署，ADI的高性能半導體解決方案可幫助合作伙伴設計智能、靈活、高效的電力與能源系統。

ADI中國汽車技術市場 高級經理 王星煒

1   儲能系統BMS

在應用方面，近年來隨著低碳經濟的趨勢以及新能源建設的加速，智能電網中的儲能系統（ESS）是一個與風能、光伏發電同步倍增發展的行業，相當于電能領域的油罐或煤炭倉庫，通過捕獲并儲存可再生能源來保持現代電網穩定。在實施儲能電池管理系統（BMS）時存在許多挑戰，①許多重要電池電芯參數的測量需要高精度和可信度。②大型存儲陣列的工作環境也帶來了其他重大挑戰，盡管存在高電壓/ 電流逆變器和隨之產生的電流峰值，BMS 仍然必須在噪聲很大的高溫電氣環境中提供精確、一致的數據和系統溫度測量，同時不斷進行狀態評估，這對于充電、監控和放電至關重要，以便能夠持續采取必要的措施。

ADI 針對儲能市場推出的18 通道3 mV 精度BMS電池管理芯片ADBMS1818（如圖1）非常適合電網儲能應用。3 mV 測量精度使得整個儲能系統可以更加精確地測量電池狀態，更好地進行充放電管理或預測性維護。

圖1 ADI電池管理芯片ADBMS1818

ADBMS1818 可測量多達18 個串聯連接的電池單元，總測量誤差小于3 mV，具有0~5 V 的電池測量范圍，適合大多數電池化學應用，尤其是鋰離子電池，可在290 μs 內測量所有18 個電池單元，并選擇較低的數據采集速率以便降噪。與第四代多節電池的電池組監視器LTC6811 相比，ADBMS1818 有3 個同步運行的ADC，每個轉換周期可以測量3 個電池單元，除了3 個ADC 數字濾波器外，還有冗余的第4 個濾波器用于檢查所有數字濾波器是否有故障。ADBMS1818 內部放電MOSFET 可以支持200 mA 平衡電流（若芯片溫度超過85 ℃，則為80 mA），平衡電流能力獨立于電池電壓。ADI 的BMS 系列芯片可以支持isoSPI? 接口，進行不受RF 干擾的遠距離高速通信。由于有了這樣isoSPI 通信方式，可以很容易地將不同電池包用一種通信協議連接起來，以達到可靠的堆疊式連接連接方式。

這種連接方式可以大大簡化整個BMS 系統的設計，因為BMS 系統都是由若干個小電池包組成的，每個電池包設計只用一顆BMS 芯片，然后用isoSPI 將每個電池包串聯連接起來。這樣堆疊之后，一個大的儲能管理系統或電池架只需要一顆主機處理器就可以完成，大大簡化了系統設計。另外，這里的菊花鏈還可雙向操作，即使通信路徑出錯，也能確保通信完整性。

2   針對電動汽車及充電設施BMS

針對電動汽車的BMS 應用，近日ADI 推出了擴展的電池管理系統產品系列，能夠滿足ASIL-D 功能安全等級并提供全新的創新低功耗特性，可實現持續電池監測。該系列新器件進一步增強了ADI BMS 平臺的差異化優勢，提供目前業界經過驗證的超高精度，并支持所有主要電池化學成分——包括無鈷LFP（磷酸鐵鋰）——可用于面向大眾市場的電動汽車和電池組回收再利用儲能系統。

此外，在電動汽車充電基礎設施建設方面，隨著新能源汽車充電功率的逐年增加，通過光伏或風能等可再生能源產生的電能在與電網交互時，必須采用相應的高壓高功率變換系統，而ADI 的高壓隔離驅動芯片能夠很好滿足上述要求，使儲能系統既能夠應對快速充電在短時間內對電網功率和能量的挑戰，又可以與電網削峰填谷交互，從而確保將電網的沖擊降到安全級別。

3   節能減排、低碳發展足跡的實踐和藍圖

ADI 通過運用在測量、解讀、連接方面的先進技術來感知、采集和傳送數據，在數字化浪潮中搭建起連接數字世界和物理世界的橋梁。如何利用公司在連接模擬和數字世界方面的專業知識減緩氣候帶來的影響，構建一個更具可持續性的未來，始終是ADI 踐行節能減排、低碳發展的核心重點。ADI 擁有全面的高性能半導體技術組合，既有為電動汽車提供動力的電池管理解決方案，也有以更高效率實現工業自動化的精密檢測技術，還有提升數據中心能源效率的電源保護和轉換解決方案，每年在研發方面的投入超過10 億美元。

例如，隨著ADI 為電動汽車帶來性能更好的電池管理系統，混合動力汽車和電動汽車從現在開始將更加節能，可減少大約6 000 萬噸二氧化碳排放——相當于7 000 萬英畝（注：1 英畝≈ 4 047 m2）森林——并使汽車碳排放量持續逐年減少30%。

作為全球領先的高性能半導體公司，ADI 公司承諾到2030 年實現碳中和，到2050 年實現凈零排放，這也使ADI 成為較早提出碳中和與凈零排放戰略規劃的半導體公司之一。同時，作為實現公司凈零排放發展規劃的一部分，ADI 還加入了聯合國“企業雄心助力1.5 ℃限溫目標行動”（Business Ambition for 1.5 ℃），并承諾設定符合科學碳目標倡議（SBTi）的減排目標。

此外，ADI 還積極與業界合作促進全球減碳綠色發展路線計劃。例如伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）與ADI 共同宣布成立海洋與氣候創新加速器（OCIA）。ADI 公司承諾在3 年內向該聯盟提供300 萬美元的資金支持，致力于提高海洋在應對氣候變化方面關鍵作用的認知，以及持續開發面向海洋與氣候相互作用的新型解決方案。

ADI 還在2020 年完成了總額為4 億美元的半導體行業的首次綠色債券發行。ADI 打算選擇符合條件的可持續發展項目，用發行債券所得的凈收益為其進行融資或再融資，進一步實踐公司的環境可持續發展承諾。有資格使用凈收益的項目類別包括：可再生能源、能源增效項目、綠色建筑、可持續利用水資源計劃及污水管理、污染防治、清潔交通、生態節能以及循環經濟型產品、生產技術和工藝，旨在保護和恢復環境，符合聯合國可持續發展目標。

2020 年初，ADI 還與中國電動汽車百人會共同發起成立“電池全生命周期聯合創新中心”，計劃聯合電池制造商、整車廠、充換電基礎設施提供商、電池梯次利用廠商等產業鏈上下游企業，共同實現對電動汽車核心部件——電池的關鍵特性持續監測，實現更精準、安全的電池生命周期管理。產業鏈合作伙伴可以利用這些數據評估電池的健康狀態及殘值，促進電動汽車二手車市場的健康可持續發展，讓消費者愿意去購買電動汽車，甚至在電池不能繼續服役于電動汽車時，仍然能根據實際存在的準確容量評估有效服役于儲能等梯次利用場景，從而推動新能源汽車在全球低碳化生活行動中發揮更重要的作用。

（本文來源于《電子產品世界》雜志2021年7月期）