储能领域蕴藏节能机会 ADI积极推动节能减排

ADI 公司的检测、信号转换和信号处理技术为全球的能源基础设施提供支持。从发电端的发电机电流电压监测/ 风机振动监测、输电环节的导线舞动监测/ 导线覆冰监测/ 地质灾害监测、变电环节的变压器振动监测到配电环节故障指示以及用电环节的电力计量，从微电网和公用事业到数据中心和工厂，再到最大限度提高可再生能源利用率及支持电动汽车充电桩的大规模部署，ADI的高性能半导体解决方案可帮助合作伙伴设计智能、灵活、高效的电力与能源系统。

ADI中国汽车技术市场高级经理 王星炜

1储能系统BMS

在应用方面，近年来随着低碳经济的趋势以及新能源建设的加速，智能电网中的储能系统（ESS）是一个与风能、光伏发电同步倍增发展的行业，相当于电能领域的油罐或煤炭仓库，通过捕获并储存可再生能源来保持现代电网稳定。在实施储能电池管理系统（BMS）时存在许多挑战，①许多重要电池电芯参数的测量需要高精度和可信度。②大型存储阵列的工作环境也带来了其他重大挑战，尽管存在高电压/ 电流逆变器和随之产生的电流峰值，BMS 仍然必须在噪声很大的高温电气环境中提供精确、一致的数据和系统温度测量，同时不断进行状态评估，这对于充电、监控和放电至关重要，以便能够持续采取必要的措施。

ADI 针对储能市场推出的18 通道3 mV 精度BMS电池管理芯片ADBMS1818（如图1）非常适合电网储能应用。3 mV 测量精度使得整个储能系统可以更加精确地测量电池状态，更好地进行充放电管理或预测性维护。

图1 ADI电池管理芯片ADBMS1818

ADBMS1818 可测量多达18 个串联连接的电池单元，总测量误差小于3 mV，具有0~5 V 的电池测量范围，适合大多数电池化学应用，尤其是锂离子电池，可在290 μs 内测量所有18 个电池单元，并选择较低的数据采集速率以便降噪。与第四代多节电池的电池组监视器LTC6811 相比，ADBMS1818 有3 个同步运行的ADC，每个转换周期可以测量3 个电池单元，除了3 个ADC 数字滤波器外，还有冗余的第4 个滤波器用于检查所有数字滤波器是否有故障。ADBMS1818 内部放电MOSFET可以支持200 mA 平衡电流（若芯片温度超过85 ℃，则为80 mA），平衡电流能力独立于电池电压。ADI 的BMS 系列芯片可以支持isoSPI™ 接口，进行不受RF 干扰的远距离高速通信。由于有了这样isoSPI 通信方式，可以很容易地将不同电池包用一种通信协议连接起来，以达到可靠的堆叠式连接连接方式。

这种连接方式可以大大简化整个BMS 系统的设计，因为BMS 系统都是由若干个小电池包组成的，每个电池包设计只用一颗BMS 芯片，然后用isoSPI 将每个电池包串联连接起来。这样堆叠之后，一个大的储能管理系统或电池架只需要一颗主机处理器就可以完成，大大简化了系统设计。另外，这里的菊花链还可双向操作，即使通信路径出错，也能确保通信完整性。

2 针对电动汽车及充电设施BMS

针对电动汽车的BMS 应用，近日ADI 推出了扩展的电池管理系统产品系列，能够满足ASIL-D 功能安全等级并提供全新的创新低功耗特性，可实现持续电池监测。该系列新器件进一步增强了ADI BMS 平台的差异化优势，提供目前业界经过验证的超高精度，并支持所有主要电池化学成分——包括无钴LFP（磷酸铁锂）——可用于面向大众市场的电动汽车和电池组回收再利用储能系统。

此外，在电动汽车充电基础设施建设方面，随着新能源汽车充电功率的逐年增加，通过光伏或风能等可再生能源产生的电能在与电网交互时，必须采用相应的高压高功率变换系统，而ADI 的高压隔离驱动芯片能够很好满足上述要求，使储能系统既能够应对快速充电在短时间内对电网功率和能量的挑战，又可以与电网削峰填谷交互，从而确保将电网的冲击降到安全级别。

3 节能减排、低碳发展足迹的实践和蓝图

ADI 通过运用在测量、解读、连接方面的先进技术来感知、采集和传送数据，在数字化浪潮中搭建起连接数字世界和物理世界的桥梁。如何利用公司在连接模拟和数字世界方面的专业知识减缓气候带来的影响，构建一个更具可持续性的未来，始终是ADI 践行节能减排、低碳发展的核心重点。ADI 拥有全面的高性能半导体技术组合，既有为电动汽车提供动力的电池管理解决方案，也有以更高效率实现工业自动化的精密检测技术，还有提升数据中心能源效率的电源保护和转换解决方案，每年在研发方面的投入超过10 亿美元。

例如，随着ADI 为电动汽车带来性能更好的电池管理系统，混合动力汽车和电动汽车从现在开始将更加节能，可减少大约6 000 万吨二氧化碳排放——相当于7 000 万英亩（注：1 英亩≈ 4 047 m2）森林——并使汽车碳排放量持续逐年减少30%。

作为全球领先的高性能半导体公司，ADI 公司承诺到2030 年实现碳中和，到2050 年实现净零排放，这也使ADI 成为较早提出碳中和与净零排放战略规划的半导体公司之一。同时，作为实现公司净零排放发展规划的一部分，ADI 还加入了联合国“企业雄心助力1.5 ℃限温目标行动”（Business Ambition for 1.5 ℃），并承诺设定符合科学碳目标倡议（SBTi）的减排目标。

此外，ADI 还积极与业界合作促进全球减碳绿色发展路线计划。例如伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）与ADI 共同宣布成立海洋与气候创新加速器（OCIA）。ADI 公司承诺在3 年内向该联盟提供300 万美元的资金支持，致力于提高海洋在应对气候变化方面关键作用的认知，以及持续开发面向海洋与气候相互作用的新型解决方案。

ADI 还在2020 年完成了总额为4 亿美元的半导体行业的首次绿色债券发行。ADI 打算选择符合条件的可持续发展项目，用发行债券所得的净收益为其进行融资或再融资，进一步实践公司的环境可持续发展承诺。有资格使用净收益的项目类别包括：可再生能源、能源增效项目、绿色建筑、可持续利用水资源计划及污水管理、污染防治、清洁交通、生态节能以及循环经济型产品、生产技术和工艺，旨在保护和恢复环境，符合联合国可持续发展目标。

2020 年初，ADI 还与中国电动汽车百人会共同发起成立“电池全生命周期联合创新中心”，计划联合电池制造商、整车厂、充换电基础设施提供商、电池梯次利用厂商等产业链上下游企业，共同实现对电动汽车核心部件——电池的关键特性持续监测，实现更精准、安全的电池生命周期管理。产业链合作伙伴可以利用这些数据评估电池的健康状态及残值，促进电动汽车二手车市场的健康可持续发展，让消费者愿意去购买电动汽车，甚至在电池不能继续服役于电动汽车时，仍然能根据实际存在的准确容量评估有效服役于储能等梯次利用场景，从而推动新能源汽车在全球低碳化生活行动中发挥更重要的作用。

（本文来源于《电子产品世界》杂志2021年7月期）