TI、英飛凌和國內(nèi)芯片大廠，瞄準(zhǔn)了儲能賽道！2024慕尼黑上海電子展觀察

“天氣很熱，在慕尼黑上海電子展的現(xiàn)場，來自全國各地的工程師和專業(yè)觀眾，對于新技術(shù)、新產(chǎn)品的熱情高過當(dāng)天的溫度?！?a target="_blank">TI展臺的工作人員告訴記者，在汽車、儲能和機器人的芯片展臺上，人流持續(xù)不斷。英飛凌、ST、兆易創(chuàng)新、極海半導(dǎo)體等多家廠商云集的E4館讓人們感受到電子行業(yè)經(jīng)濟復(fù)蘇的腳步。

圖：TI展臺 電子發(fā)燒友拍攝

今年上半年的電子行業(yè)不算太好，但是7月8日到10日，慕尼黑上海電子展卻是異常火熱，其中參展商超過1670家，創(chuàng)歷史新高，而且超過75400名專業(yè)觀眾到場，與往年相比也出現(xiàn)全面沖高的新突破。

在本次慕尼黑展會期間，多家企業(yè)聚焦新能源汽車、光伏、儲能、機器人、第三代半導(dǎo)體等前沿?zé)狳c領(lǐng)域，TI帶來最先進的儲能領(lǐng)域BMS芯片，英飛凌帶來新一代碳化硅技術(shù)展示，極海半導(dǎo)體的MCU從家用向儲能和工業(yè)應(yīng)用擴展，納芯微也推出了光伏+儲能領(lǐng)域的驅(qū)動隔離芯片。本文就記者采訪的四家廠商企業(yè)新品做匯總，對儲能、光伏領(lǐng)域的最新趨勢和新品應(yīng)用落地的最新趨勢做精彩的解讀和分享。

從微型逆變器、大功率復(fù)合逆變器到BMS芯片，TI的產(chǎn)品覆蓋光伏到儲能多個環(huán)節(jié)

“我們正在經(jīng)歷著一場能源的轉(zhuǎn)型，這場轉(zhuǎn)型將徹底地改變我們?nèi)绾潍@取存儲和使用能源的方式。而能源行業(yè)的轉(zhuǎn)型離不開半導(dǎo)體技術(shù)，無論是在光伏、儲能、還是充電樁領(lǐng)域，半導(dǎo)體技術(shù)都扮演著舉足輕重的角色。”TI系統(tǒng)經(jīng)理檀瑞安對電子發(fā)燒友表示。

檀瑞安強調(diào)，TI側(cè)重于如何把清潔能源變成電，我們最開始從能量發(fā)生，能量的傳輸、能量的存儲，最后到用戶能量的使用，在整個發(fā)配用電過程中如何提高效率，提升可靠性和安全性，這是德州儀器在新能源做系統(tǒng)性設(shè)計的考量。

圖1：氮化鎵1.6KW的雙向微型逆變器 來自TI微信

這次記者在TI展臺看到了基于氮化鎵1.6KW的雙向微型逆變器，這款產(chǎn)品采用C2000器件，該參考設(shè)計支持四個相同通道并使用 C2000 MCU 進行控制。該設(shè)計可以連接到光伏 (PV) 電池板或 48V 電池儲能系統(tǒng) (BESS)，提供高效靈活的能源管理解決方案。

檀瑞安指出，從電池充放電到最終逆變器，每一級的效率都可以做到98%以上，TI的新品在MPPT和逆變器這一級已經(jīng)做到99%以上。C2000具備強大的主控處理器，在電機控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，包括精準(zhǔn)的ADC采樣，強大的PWM控制，非常適合電源和電機控制。

圖2：7.2KW組串式混合逆變器 電子發(fā)燒友拍攝

第二款產(chǎn)品是TI推出的基于全屋光伏板的大功率的復(fù)合逆變器，這款產(chǎn)品基于GaN的7.2KW組串式混合逆變器，它可以從電網(wǎng)進行給電池的充電，同時也可以實現(xiàn)電池向電網(wǎng)供電，整個過程一端接光伏板，一端接電池，還有一端接電網(wǎng)，由此可以實現(xiàn)整個光伏板的能量、電池的容量以及電網(wǎng)的能量有機的結(jié)合起來，通過實時控制的方式打造出家庭用電成本最低的方式。

圖3:1500V高壓電池儲能的可堆疊電池管理系統(tǒng)方案 電子發(fā)燒友拍攝

在儲能領(lǐng)域，TI同樣展示了強大的實力。TI帶來了用于1500V高壓電池儲能的BMS芯片和控制板，采用BQ79616芯片，該參考設(shè)計集成了電池監(jiān)控單元 (BMU)、高壓監(jiān)控單元 (HMU) 和電池控制單元 (BCU)，可以全面監(jiān)控和管理能量存儲系統(tǒng) (ESS)，確保其安全、可靠和高效運行。

“GaN的普及來自于其高電源和高電壓功能，導(dǎo)通阻抗小，允許變換器頻率拉到更高，這些特性可以幫助我們減少變壓器和電感等一系列磁性元器的大小，整個體積就會變小。以SiC和GaN為代表的第三代半導(dǎo)體給整個行業(yè)帶來新的想象力，新的可能性。TI會關(guān)注GaN技術(shù)外，我們把TI驅(qū)動芯片、采樣芯片、保護器件和功率器件有機結(jié)合起來，由此帶來整個系統(tǒng)的安全性、可靠性和效率都有一個明顯的提升?！?檀瑞安總結(jié)說。

據(jù)悉，德州儀器在算法支持層面有非常高精度的AFE產(chǎn)品，電壓檢測精度不斷提高，最新產(chǎn)品都已經(jīng)做到1mV級檢測精度。德州儀器的BMS產(chǎn)品從上一代使用了菊花鏈技術(shù)，新一代產(chǎn)品不僅能實現(xiàn)菊花鏈正向通信，還能進行反向通信，快速建立數(shù)據(jù)通信鏈路，進一步提高了可靠性。

他還指出，從家用到工商業(yè)儲能、電網(wǎng)儲能，電池容量從幾千瓦時上升至幾兆瓦時，隨著容量增大，安全的重要性更加凸顯。從保障電池安全性的角度，TI的芯片會進行失效分析和壽命分析，以減少芯片失效風(fēng)險，同時也在系統(tǒng)端輔助客戶設(shè)計，通過合理失效分析避免單個器件失效影響整體系統(tǒng)安全性。

英飛凌：推出新一代碳化硅技術(shù)CoolSiCTM MOSFET Gen2，賦能工業(yè)儲能

“我們認為半導(dǎo)體的解決方案是實現(xiàn)氣候目標(biāo)的關(guān)鍵，英飛凌可以通過半導(dǎo)體的解決方案，可以達到低碳化的效果。寬禁帶半導(dǎo)體SiC、GaN，體積比較小，密度高，效能高，在解決氣候問題的時候可以發(fā)揮最優(yōu)效果?！?全球高級副總裁及大中華區(qū)總裁、英飛凌科技消費、計算與通訊業(yè)務(wù)大中華區(qū)負責(zé)人潘大偉表示。

圖4: 英飛凌的1200V CoolSiC MOSFET

在本屆慕尼黑上海電子展上，英飛凌推出新一代碳化硅技術(shù)CoolSiCTM MOSFET Gen2技術(shù)，新產(chǎn)品與上一代產(chǎn)品相比，將MOSFET的主要性能指標(biāo)（如能量和電荷儲量）提高了20%，顯著提升整體能效?，F(xiàn)場展出了用于1200V CoolSiC MOSFET、用于2000V CoolSiC MOSFET和柵極驅(qū)動器評估板。

英飛凌負責(zé)人表示，全球光儲系統(tǒng)（PV-ES）市場近年來高速增長。光儲市場競爭加速，提高功率密度成為制勝關(guān)鍵；儲能應(yīng)用如何提升效率，提高功率密度備受關(guān)注。英飛凌CoolSiCTM MOSFET 1200 V憑借其高功率密度的優(yōu)越性能，可將損耗降低50%, 在不增加電池尺寸的情況下，額外提供約 2% 的能量，這對高性能、輕量且緊湊的儲能方案尤為有益。據(jù)悉，英飛凌將為客戶提供 CoolSiCTM MOSFET 1200 V功率半導(dǎo)體器件， 配合EiceDRIVER柵極驅(qū)動器用于工業(yè)儲能應(yīng)用。

本次展會上，英飛凌表示，結(jié)合CoolSiC和CoolGaN的技術(shù)特性及優(yōu)勢，分別展示關(guān)鍵器件在不同領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例，如在公共電源轉(zhuǎn)換（PCS）系統(tǒng)中采用SiC模塊，可實現(xiàn)>99%的效率，CoolGaN雙向開關(guān)在微型逆變器中的應(yīng)用等。

納芯微：新款隔離驅(qū)動芯片和電流傳感器芯片助力光儲系統(tǒng)降本增效

作為國內(nèi)領(lǐng)先的模擬及混合信號芯片公司，納芯微在本次慕尼黑上海電子展上，帶來了傳感器、信號鏈和電源管理三大產(chǎn)品品類。納芯微表示，從泛能源領(lǐng)域來說，從發(fā)電側(cè)、用電側(cè)到輸電側(cè)都有一些方案，特別是光伏和儲能領(lǐng)域，納芯微正結(jié)合客戶的需求和痛點提供解決方案。

圖：納芯微可再生能源產(chǎn)品及解決方案 來自納芯微官網(wǎng)

“光伏+儲能”是全球可再生能源轉(zhuǎn)型的重要力量，光儲系統(tǒng)持續(xù)的降本增效將為全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)提供有力支撐。從系統(tǒng)角度，系統(tǒng)角度來看，提高母線電壓，降低電流是降本增效直接有效的辦法，因此，支持更高電壓的SiC功率器件正越來越多地應(yīng)用于光儲系統(tǒng)中。納芯微此次帶來了用于驅(qū)動SiC功率器件的隔離驅(qū)動產(chǎn)品，包括帶米勒鉗位功能、可避免功率器件誤導(dǎo)通的NSI6801M，以及在過流的情況下，通過DESAT功能來保障功率器件不損壞的NSI68515。

值得關(guān)注的是，納芯微用于替換逆變器中霍爾模塊的貼片式霍爾電流傳感器芯片NSM201x系列也亮相展會，相較于霍爾模塊方案，NSM201x可減少50%以上的占板面積，滿足微型逆變器等應(yīng)用對空間和體積的嚴(yán)苛要求。

極海半導(dǎo)體：發(fā)力光伏逆變器和儲能BMS方案，推出高性能MCU

作為國內(nèi)MCU 芯片的重要廠商之一，極海半導(dǎo)體在工業(yè)、5G通訊、儲能及消費電子等MCU市場頗有建樹。在本次展會上，極海全面展示了在汽車電子、工業(yè)與能源和電機控制領(lǐng)域的新品。記者在極海的展臺上發(fā)現(xiàn)儲能BMS方案，和大家分享一下這款產(chǎn)品的特色。

圖：用于儲能BMS方案的MCU 電子發(fā)燒友拍攝

極海推出了用于儲能BMS方案的MCU，這個方案采用極海半導(dǎo)體APM32F103RET6主流型MCU，這款MCU外置高精度AFE，對電池能量實現(xiàn)檢測及均衡，MCU獲得相關(guān)信息并上報，通過IIC接口與外置電流傳感器通信，檢測并且保護整個線路電流。展臺工作人員介紹，用在儲能BMS方案的MCU比較家居產(chǎn)品上MCU，主頻更高，存儲容量更大。這款芯片的支持Flash 512KB，SRAM 128KB，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)記錄分析，OTA及高階算法處理，保障電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

此外，極海半導(dǎo)體還展示了G32R5方案，這是一款800W一拖二微型逆變器，方案基于G32R5系列實時控制MCU的單芯片方案，支持兩路光伏輸入，獨立MPPT控制。這是全球首款基于Arm Cortex-M52處理器Helium技術(shù)的雙核架構(gòu)G32R5系列實時控制MCU，基于40nm先進工藝制程，內(nèi)置Cortex-M52內(nèi)核、紫電TM數(shù)學(xué)計算加速單元及高性能控制外設(shè)，支持-40℃~125℃的環(huán)境工作溫度。

G32R5以創(chuàng)新的架構(gòu)設(shè)計大幅提升實時算力，其雙核250MHz主頻運行時，實時算力可媲美800MHz的Cortex-M7內(nèi)核產(chǎn)品，滿足新一代服務(wù)器電源、直流充電樁電源模塊、光伏逆變器、車載充電機、高性能運動控制等應(yīng)用的需求。

小結(jié)：

在全球碳中和的大背景下， 能源轉(zhuǎn)型在世界范圍內(nèi)已呈現(xiàn)不可逆趨勢。中國在全球儲能市場扮演不可或缺的角色，根據(jù)ESA統(tǒng)計，2023年中國儲能市場新增裝機規(guī)模達到了51GWh，約占全球儲能市場新增裝機規(guī)模的49%，未來五年還呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢。

光伏、儲能系統(tǒng)的最終客戶價值就是“三高一長”即高安全、高能效、高經(jīng)濟性，長壽命。而電池管理芯片、處理器芯片、碳化硅、氮化鎵等半導(dǎo)體技術(shù)在儲能BMS中發(fā)揮著重要作用，此次慕尼黑上海電子展上，中外芯片廠商在儲能BMS芯片，MCU芯片，功率器件、隔離驅(qū)動芯片的展示，正是應(yīng)對儲能終端用戶的需求，我們希望可以看到更多新品落地，助力中國光伏和儲能行業(yè)迎來新的增長。

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