AIDC时代，主动均衡为何成为下一代BMS的关键技术？-电子发烧友网

AI大模型持续演进，正在推动全球算力基础设施进入新一轮建设周期。

过去几年，行业关注的焦点大多集中在GPU、服务器、电源架构以及液冷散热等领域。但随着AIDC（AI Data Center）建设规模不断扩大，一个相对低调却越来越关键的环节正在发生变化——服务器备电系统（BBU）。

对于传统数据中心而言，BBU更多承担应急备电功能；而在AIDC场景下，随着机柜功率持续攀升、业务连续性要求不断提高，BBU的重要性正在快速提升。一旦发生供电异常，备用电池不仅需要快速响应，还需要在有限空间内实现更高的能量利用率、更长的使用寿命以及更高的系统可靠性。

这也意味着，电池管理系统（BMS）正从传统的安全保护角色，逐渐演变为影响系统效率和可靠性的关键环节。

当BBU规模不断扩大，电池一致性成为新的挑战

无论是AIDC服务器备电、通信基站BBU，还是家庭储能和工商业储能系统，多串电池组已经成为主流架构。

然而，电芯之间天然存在容量、内阻以及老化速度差异。随着运行时间增加，这些差异会不断累积，最终导致电池组一致性下降。

对于电池系统而言，决定整体性能的往往不是状态最好的电芯，而是最先达到充放电边界的那颗电芯。当某一颗电芯提前达到上限或下限时，整个电池组都必须停止工作，即使其他电芯仍然保留大量可用容量。这种典型的“木桶效应”会直接影响系统可利用容量，并进一步加速电池老化。

在AIDC等高可靠性场景中，这种容量损失和寿命衰减带来的影响尤为明显。

因此，如何持续维持电池一致性，已经成为下一代BMS设计的重要课题。

主动均衡正在从高端方案走向主流应用

长期以来，许多BMS采用被动均衡方案。被动均衡的原理相对简单，通过电阻放电的方式消耗高电压电芯中的多余能量，使各电芯电压趋于一致。然而这种方式本质上是“耗能式均衡”，多余能量全部转化为热量，不仅效率较低，在大容量储能系统中还会带来额外的散热压力。

对于AIDC服务器备电、通信基站BBU以及储能系统等应用而言，随着电池容量不断增加、电芯串数持续提升，系统对于可利用容量、运行效率以及全生命周期成本的关注度也在不断提高。在这种背景下，仅依靠被动均衡已越来越难满足新一代电池系统的管理需求。

相比之下，主动均衡能够将高SOC电芯中的能量转移至低SOC电芯，实现电荷再分配。通过减少能量浪费和热损耗，主动均衡不仅能够提升电池组可利用容量，还能够延长系统寿命。

过去，主动均衡主要应用于高端储能和新能源汽车领域。而随着AIDC快速发展，行业开始重新审视主动均衡的价值。当一次非计划停机带来的损失远高于增加均衡功能所带来的成本时，主动均衡已经不再是提升性能的“加分项”，而逐渐成为保障系统效率和可靠性的“必答题”。

主流主动均衡技术路线分析

目前行业内常见的主动均衡方案主要包括双向反激式、矩阵开关式以及双向升降压式三种技术路线。

双向反激方案具备灵活的能量传输能力，但随着电池串数增加，需要大量变压器和隔离器件，系统复杂度和成本显著提升。矩阵开关方案通过共享变压器减少磁性器件数量，但需要大量MOSFET和复杂控制逻辑，对设计和可靠性提出更高要求。

相比之下，双向升降压方案采用相邻电芯之间的能量转移机制，通过多个均衡器协同工作完成整个电池组的电荷重分配。

虽然其能量传输路径不如双向反激灵活，但在器件数量、系统成本、板级面积以及长期可靠性方面更具优势，因此正受到越来越多储能和备电系统设计人员的关注。

事实上，随着主动均衡逐步走向规模化应用，行业关注点已经从“能否实现均衡”转向“如何以更低成本、更高可靠性实现均衡”。

从主动均衡到精准感知，MPS如何构建下一代BMS架构？

对于工程师而言，主动均衡最大的挑战往往并非控制算法，而是工程落地。如果一个16串电池系统需要十几组变压器、大量隔离器件以及复杂驱动电路，那么即便均衡效率再高，也很难兼顾成本、体积和可靠性。

针对这一行业痛点，MPS选择了双向升降压主动均衡技术路线，并推出了MP264X系列主动均衡产品。

其中，新一代MP2645A采用MPS专利拓扑结构，一颗芯片可管理5节串联电池，实现电芯之间的双向能量转移。单颗器件支持最高3A均衡电流，可兼容锂离子电池、磷酸铁锂电池、锂聚合物电池以及超级电容等多种储能介质。

与传统方案相比，MP2645A无需变压器及复杂隔离架构，仅需搭配电感即可实现主动均衡功能。以16串电池系统为例，仅需4颗MP2645A和4个电感即可构建完整均衡网络，大幅降低器件数量和系统复杂度。此外，MCU主控通过强大的单线接口可轻松控制MP2645A。一套通信接口支持最多 8 个器件级联，为最多 33 节串联电池的电池组提供均衡功能。

更重要的是，多颗MP2645A能够支持多个均衡通道同时运行，实现组内和组间同步均衡，从而提升整体均衡效率。