TI、英飞凌和国内芯片大厂，瞄准了储能赛道！2024慕尼黑上海电子展观察
“天气很热，在慕尼黑上海电子展的现场，来自全国各地的工程师和专业观众，对于新技术、新产品的热情高过当天的温度。”TI展台的工作人员告诉记者，在汽车、储能和机器人的芯片展台上，人流持续不断。英飞凌、ST、兆易创新、极海半导体等多家厂商云集的E4馆让人们感受到电子行业经济复苏的脚步。
图：TI展台 电子发烧友拍摄
今年上半年的电子行业不算太好，但是7月8日到10日，慕尼黑上海电子展却是异常火热，其中参展商超过1670家，创历史新高，而且超过75400名专业观众到场，与往年相比也出现全面冲高的新突破。
在本次慕尼黑展会期间，多家企业聚焦新能源汽车、光伏、储能、机器人、第三代半导体等前沿热点领域，TI带来最先进的储能领域BMS芯片，英飞凌带来新一代碳化硅技术展示，极海半导体的MCU从家用向储能和工业应用扩展，纳芯微也推出了光伏+储能领域的驱动隔离芯片。本文就记者采访的四家厂商企业新品做汇总，对储能、光伏领域的最新趋势和新品应用落地的最新趋势做精彩的解读和分享。
从微型逆变器、大功率复合逆变器到BMS芯片，TI的产品覆盖光伏到储能多个环节
“我们正在经历着一场能源的转型，这场转型将彻底地改变我们如何获取存储和使用能源的方式。而能源行业的转型离不开半导体技术，无论是在光伏、储能、还是充电桩领域，半导体技术都扮演着举足轻重的角色。”TI系统经理檀瑞安对电子发烧友表示。
檀瑞安强调，TI侧重于如何把清洁能源变成电，我们最开始从能量发生，能量的传输、能量的存储，最后到用户能量的使用，在整个发配用电过程中如何提高效率，提升可靠性和安全性，这是德州仪器在新能源做系统性设计的考量。
图1：氮化镓1.6KW的双向微型逆变器 来自TI微信
这次记者在TI展台看到了基于氮化镓1.6KW的双向微型逆变器，这款产品采用C2000器件，该参考设计支持四个相同通道并使用 C2000 MCU 进行控制。该设计可以连接到光伏 (PV) 电池板或 48V 电池储能系统 (BESS)，提供高效灵活的能源管理解决方案。
檀瑞安指出，从电池充放电到最终逆变器，每一级的效率都可以做到98%以上，TI的新品在MPPT和逆变器这一级已经做到99%以上。C2000具备强大的主控处理器，在电机控制领域有广泛的应用，包括精准的ADC采样，强大的PWM控制，非常适合电源和电机控制。
图2：7.2KW组串式混合逆变器 电子发烧友拍摄
第二款产品是TI推出的基于全屋光伏板的大功率的复合逆变器，这款产品基于GaN的7.2KW组串式混合逆变器，它可以从电网进行给电池的充电，同时也可以实现电池向电网供电，整个过程一端接光伏板，一端接电池，还有一端接电网，由此可以实现整个光伏板的能量、电池的容量以及电网的能量有机的结合起来，通过实时控制的方式打造出家庭用电成本最低的方式。
图3:1500V高压电池储能的可堆叠电池管理系统方案 电子发烧友拍摄
在储能领域，TI同样展示了强大的实力。TI带来了用于1500V高压电池储能的BMS芯片和控制板，采用BQ79616芯片，该参考设计集成了电池监控单元 (BMU)、高压监控单元 (HMU) 和电池控制单元 (BCU)，可以全面监控和管理能量存储系统 (ESS)，确保其安全、可靠和高效运行。
“GaN的普及来自于其高电源和高电压功能，导通阻抗小，允许变换器频率拉到更高，这些特性可以帮助我们减少变压器和电感等一系列磁性元器的大小，整个体积就会变小。以SiC和GaN为代表的第三代半导体给整个行业带来新的想象力，新的可能性。TI会关注GaN技术外，我们把TI驱动芯片、采样芯片、保护器件和功率器件有机结合起来，由此带来整个系统的安全性、可靠性和效率都有一个明显的提升。” 檀瑞安总结说。
据悉，德州仪器在算法支持层面有非常高精度的AFE产品，电压检测精度不断提高，最新产品都已经做到1mV级检测精度。德州仪器的BMS产品从上一代使用了菊花链技术，新一代产品不仅能实现菊花链正向通信，还能进行反向通信，快速建立数据通信链路，进一步提高了可靠性。
他还指出，从家用到工商业储能、电网储能，电池容量从几千瓦时上升至几兆瓦时，随着容量增大，安全的重要性更加凸显。从保障电池安全性的角度，TI的芯片会进行失效分析和寿命分析，以减少芯片失效风险，同时也在系统端辅助客户设计，通过合理失效分析避免单个器件失效影响整体系统安全性。
英飞凌：推出新一代碳化硅技术CoolSiCTM MOSFETGen2，赋能工业储能
“我们认为半导体的解决方案是实现气候目标的关键，英飞凌可以通过半导体的解决方案，可以达到低碳化的效果。宽禁带半导体SiC、GaN，体积比较小，密度高，效能高，在解决气候问题的时候可以发挥最优效果。” 全球高级副总裁及大中华区总裁、英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区负责人潘大伟表示。
图4: 英飞凌的1200V CoolSiC MOSFET
在本届慕尼黑上海电子展上，英飞凌推出新一代碳化硅技术CoolSiCTM MOSFET Gen2技术，新产品与上一代产品相比，将MOSFET的主要性能指标（如能量和电荷储量）提高了20%，显著提升整体能效。现场展出了用于1200V CoolSiC MOSFET、用于2000V CoolSiC MOSFET和栅极驱动器评估板。
英飞凌负责人表示，全球光储系统（PV-ES）市场近年来高速增长。光储市场竞争加速，提高功率密度成为制胜关键；储能应用如何提升效率，提高功率密度备受关注。英飞凌CoolSiCTM MOSFET 1200 V凭借其高功率密度的优越性能，可将损耗降低50%, 在不增加电池尺寸的情况下，额外提供约 2% 的能量，这对高性能、轻量且紧凑的储能方案尤为有益。据悉，英飞凌将为客户提供 CoolSiCTM MOSFET 1200 V功率半导体器件， 配合EiceDRIVER栅极驱动器用于工业储能应用。
本次展会上，英飞凌表示，结合CoolSiC和CoolGaN的技术特性及优势，分别展示关键器件在不同领域的典型应用案例，如在公共电源转换（PCS）系统中采用SiC模块，可实现>99%的效率，CoolGaN双向开关在微型逆变器中的应用等。
纳芯微：新款隔离驱动芯片和电流传感器芯片助力光储系统降本增效
作为国内领先的模拟及混合信号芯片公司，纳芯微在本次慕尼黑上海电子展上，带来了传感器、信号链和电源管理三大产品品类。纳芯微表示，从泛能源领域来说，从发电侧、用电侧到输电侧都有一些方案，特别是光伏和储能领域，纳芯微正结合客户的需求和痛点提供解决方案。
图：纳芯微可再生能源产品及解决方案 来自纳芯微官网
“光伏+储能”是全球可再生能源转型的重要力量，光储系统持续的降本增效将为全球可持续发展目标的实现提供有力支撑。从系统角度，系统角度来看，提高母线电压，降低电流是降本增效直接有效的办法，因此，支持更高电压的SiC功率器件正越来越多地应用于光储系统中。纳芯微此次带来了用于驱动SiC功率器件的隔离驱动产品，包括带米勒钳位功能、可避免功率器件误导通的NSI6801M，以及在过流的情况下，通过DESAT功能来保障功率器件不损坏的NSI68515。
值得关注的是，纳芯微用于替换逆变器中霍尔模块的贴片式霍尔电流传感器芯片NSM201x系列也亮相展会，相较于霍尔模块方案，NSM201x可减少50%以上的占板面积，满足微型逆变器等应用对空间和体积的严苛要求。
极海半导体：发力光伏逆变器和储能BMS方案，推出高性能MCU
作为国内MCU 芯片的重要厂商之一，极海半导体在工业、5G通讯、储能及消费电子等MCU市场颇有建树。在本次展会上，极海全面展示了在汽车电子、工业与能源和电机控制领域的新品。记者在极海的展台上发现储能BMS方案，和大家分享一下这款产品的特色。
图：用于储能BMS方案的MCU 电子发烧友拍摄
极海推出了用于储能BMS方案的MCU，这个方案采用极海半导体APM32F103RET6主流型MCU，这款MCU外置高精度AFE，对电池能量实现检测及均衡，MCU获得相关信息并上报，通过IIC接口与外置电流传感器通信，检测并且保护整个线路电流。展台工作人员介绍，用在储能BMS方案的MCU比较家居产品上MCU，主频更高，存储容量更大。这款芯片的支持Flash 512KB，SRAM128KB，实现大数据记录分析，OTA及高阶算法处理，保障电池系统安全稳定运行。
此外，极海半导体还展示了G32R5方案，这是一款800W一拖二微型逆变器，方案基于G32R5系列实时控制MCU的单芯片方案，支持两路光伏输入，独立MPPT控制。这是全球首款基于ArmCortex-M52处理器Helium技术的双核架构G32R5系列实时控制MCU，基于40nm先进工艺制程，内置Cortex-M52内核、紫电TM数学计算加速单元及高性能控制外设，支持-40℃~125℃的环境工作温度。
G32R5以创新的架构设计大幅提升实时算力，其双核250MHz主频运行时，实时算力可媲美800MHz的Cortex-M7内核产品，满足新一代服务器电源、直流充电桩电源模块、光伏逆变器、车载充电机、高性能运动控制等应用的需求。
小结：
在全球碳中和的大背景下， 能源转型在世界范围内已呈现不可逆趋势。中国在全球储能市场扮演不可或缺的角色，根据ESA统计，2023年中国储能市场新增装机规模达到了51GWh，约占全球储能市场新增装机规模的49%，未来五年还呈现高速增长态势。
光伏、储能系统的最终客户价值就是“三高一长”即高安全、高能效、高经济性，长寿命。而电池管理芯片、处理器芯片、碳化硅、氮化镓等半导体技术在储能BMS中发挥着重要作用，此次慕尼黑上海电子展上，中外芯片厂商在储能BMS芯片，MCU芯片，功率器件、隔离驱动芯片的展示，正是应对储能终端用户的需求，我们希望可以看到更多新品落地，助力中国光伏和储能行业迎来新的增长。
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