1500V电池储能：高效方案助力发展

2025-10-14

电子发烧友网报道（文 / 吴子鹏）随着光伏、风电等间歇性电源装机量大幅增加，电网调峰压力显著增大。储能系统作为平抑功率波动、提高间歇性电源消纳率的关键手段，需要在功率密度和储能容量上同步升级。

由于光伏行业已从1000V向1500V直流电压转变，这直接促使储能系统电压等级与之匹配。1500V储能系统能与光伏系统完美衔接，可减少变流器使用数量，降低线缆损耗，提升系统整体效率，目前已成为大型储能电站的主流选择。在1500V电池储能系统领域，半导体厂商通过创新功率器件和系统级设计，推出了一系列高可靠性、高效率的参考方案，有助于设计人员快速实现方案落地。

高压储能时代的BMS设计挑战

储能系统电压从1000V提升到1500V，并非简单的参数变化，而是带来了效率优化和安全保障两方面的挑战。

传统储能系统存在电池簇并联环流损耗、系统寿命受最弱电芯性能限制以及设备冗余配置成本高等问题。1500V系统提高电压等级，可降低系统工作电流，减小线缆截面积，降低布线成本，但对电池管理系统（BMS）提出了更高要求。

在1500V电压下，系统设计需满足更高绝缘等级标准，预留更长爬电距离。传统BMS的采样与通讯模块难以适应高压环境，电池数据采集要保证高精度和低延迟，否则会影响安全判断准确性，埋下安全隐患。

此外，电弧检测误差和滞后问题突出。在工商业储能场景中，若接触器老化、电缆磨损等问题未及时检测，易导致电弧长时间持续且无法快速切断，引发安全事故。

TIDA - HVBMS - ESS - PLTFRM

首先介绍德州仪器（TI）的TIDA - HVBMS - ESS - PLTFRM平台方案，这是一款1500V电网级储能电池管理系统，有三种针对高压锂离子（Li - ion）和磷酸铁锂（LiFePO4）电池组的设计方案。该架构整合了三大核心参考设计，分别是电池管理单元（BMU）TIDA - 101279、高压管理单元（HMU）TIDA - 010272以及电池控制单元（BCU）TIDA - 010253。此设计可实时监控每个电芯的电压、温度、总线电压、并联电流及绝缘阻抗，保护电池组安全运行。

三块电路板的连接方式如下：

TIDA - 101279作为BMU，是针对52芯锂离子（Li - ion）、磷酸铁锂（LiFePO4）电池组的全面解决方案，具备电芯温度传感和高电芯电压精度监测功能。它能实时监控每个电芯的电压和温度，保护电池包安全；收集的电压与温度信息，可通过通用异步收发器（UART）或菊花链传输至BCU电路板。

TIDA - 010272作为HMU，可监测四个高压总线输入信号、一个分流电流与温度数据，以及电池的绝缘阻抗，确保电池架安全运行；检测到的高压数据和绝缘采样信息，可通过串行外设接口（SPI）或菊花链传输至BCU。

TIDA - 010253作为BCU，主要负责计算和处理来自HMU与BMU电路板的信号，并提供对外的RS - 485、CAN及以太网通信接口，实现与外部系统的信息交互。

RD - BESS1500BUN

恩智浦（NXP）的RD - BESS1500BUN是一款量产级电池管理系统参考设计。其架构设计遵循IEC61508和IEC60730标准，支持最高1500V电压等级，适用于公用事业、商业、工业及住宅储能领域的高压电池管理解决方案。

RD - BESS1500BUN具有强可扩展性、高安全性和精准测量能力等特点。在可扩展性方面，适配各类应用场景的高压BMS芯片解决方案，可降低企业开发成本，加快产品上市进程；在安全性方面，系统架构通过预认证，符合IEC61508 SIL 2和IEC60730 Class B标准，满足多项应用标准对功能安全的要求；在精准测量方面，精确且同步的测量技术能挖掘电池性能潜力，提升系统效率、增强功能稳定性、维护电池健康状态并优化投资回报。

作为量产级设计，恩智浦RD - BESS1500BUN采用了多款高性能器件，包括电芯控制器6通道锂离子电池控制器IC MC33772C、18通道锂离子电池控制器IC（满足ASIL D等级）MC33774；电池通信IC通用BMS通信TPL收发器及CAN FD网关MC33665A；还有S32K汽车通用MCU S32K3、FS26功能安全系统基础芯片等。

集成罗姆2kV SiC MOSFETs的模块

今年5月，SMA Solar Technology AG宣布在其太阳能系统新产品“Sunny Central FLEX”中，采用了内置罗姆（ROHM）新型2kV SiC MOSFETs的赛米控丹佛斯（Semikron Danfoss）功率模块。

赛米控丹佛斯的SEMITRANS ® 20功率模块专为大功率和高速开关工况设计，是下一代大型转换器用功率模块的代表。内置罗姆2kV SiC器件的SEMITRANS ® 20是SMA Sunny Central FLEX的核心组件。

目前，SEMITRANS ® 20产品系列有两种版本：SEMITRANS ® 20 TRACTION专为铁路机车应用设计，提供高运行可靠性；SEMITRANS ® 20 INDUSTRIAL针对风电、太阳能及驱动器应用优化，支持1500V直流电压的储能系统应用。

国内厂商的代表产品

基本半导体的1500V/360A SiC模块BMF360R15E2G3，适用于高压光储一体化储能变流器（PCS），支持1.5kV直流侧电压，150kW满载工况下效率达98.8%，成本比国外同类产品低40%。

瞻芯电子的1500V SiC驱动芯片IVCR1401与1200V/30mΩ MOSFET IVCS120R030，是面向高性能电力电子应用的碳化硅（SiC）分立器件解决方案。两者协同工作，可为光伏逆变器、储能系统、电动汽车及充电桩等对效率、功率密度要求高的场景提供灵活可靠的器件支持。其中，1500V SiC驱动芯片IVCR1401支持1500V母线电压，VCC供电范围18 - 35V，可适配高压系统中SiC MOSFET与IGBT的驱动需求。

结语

从行业发展来看，1500V电池储能系统的兴起并非偶然，它是光伏电压等级升级的适配产物，也是解决电网调峰压力、提高间歇性电源消纳率的关键。与1000V系统相比，1500V架构降低电流，减少线缆损耗和变流器需求，提升系统效率，但也带来诸多挑战，如BMS绝缘等级适配、采样精度提高、电弧检测优化，以及功率器件耐压性能和开关效率升级等。

这些参考设计的价值不仅在于解决1500V储能的技术难题，满足高压环境下的安全和可靠性要求，通过集成化、模块化设计降低企业开发成本、加快产品上市进程；更在于推动1500V储能从“概念”走向“规模化落地”，为大型光伏风电电站配套储能系统提供高效、成熟的技术路径。

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