隨著儲(chǔ)能及電動(dòng)二三輪車(chē)、AGV、換電、平衡車(chē)、智能無(wú)線網(wǎng)聯(lián)物聯(lián)等行業(yè)的飛速發(fā)展，電池PACK在一個(gè)產(chǎn)品的角色越來(lái)越重要，甚至占到產(chǎn)品成本的半壁江山，其中從行業(yè)應(yīng)用的廣泛程度上來(lái)講磷酸鐵鋰和三元鋰占主要市場(chǎng)份額，儲(chǔ)能設(shè)備特別是儲(chǔ)能集裝箱等大型設(shè)備更是大量的電池PACK堆疊，因此電池的安全運(yùn)行至關(guān)重要，對(duì)電池包的即時(shí)性能進(jìn)行采集并且提供給上位機(jī)去分析，不但可以給使用者提供很好的人機(jī)界面，更直接的數(shù)據(jù)感受之外更重要的是可以由電池故障分析診斷處理模塊及時(shí)的掌握當(dāng)前電池中每一串電芯的狀態(tài)，其中主要涉及到電池電壓、電流、溫度和監(jiān)測(cè)，這個(gè)重要的數(shù)據(jù)采集和保護(hù)任務(wù)基本都由BMS（battery management system）來(lái)完成，BMS即電池管理系統(tǒng)是連接電池組和產(chǎn)品其它部件的重要模塊。電池的性能和壽命則是衡量產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)。如何掌握這些指標(biāo)并保證每顆電池的運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)？就要依靠電池管理系統(tǒng)BMS，它在電池運(yùn)作系統(tǒng)中充當(dāng) “電池保姆”的角色。

BMS中AFE芯片也即模擬前端采集保護(hù)芯片，AFE芯片負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)電池組運(yùn)行過(guò)程中的重要信息，與外部設(shè)備如控制器交換信息，解決鋰電池系統(tǒng)中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問(wèn)題。主要作用是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過(guò)度充電和過(guò)度放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)，是一套管理、控制、監(jiān)控電池組的軟硬件綜合系統(tǒng)。

一次過(guò)放電就會(huì)造成電池的永久性損壞，極端情況下鋰電池過(guò)熱或者過(guò)充電會(huì)導(dǎo)致熱失控、電池破裂甚至爆炸。所以，通過(guò)BMS能準(zhǔn)確量測(cè)電池組使用狀況，保護(hù)電池不至于過(guò)度充放電，平衡電池組中每一顆電池的電量，以及分析計(jì)算電池組的電量并轉(zhuǎn)換為可理解的續(xù)航力信息，確保動(dòng)力電池安全運(yùn)作。

采集器的技術(shù)方案目前大多是采用集成AFE；拓?fù)浞绞蕉喾N共存，分布式、集中式，或者二者結(jié)合；通信拓?fù)湟灿?a target="_blank">CAN、菊花鏈方案等。采集器里面的關(guān)鍵芯片AFE，基本被國(guó)外大廠所壟斷，國(guó)內(nèi)起步較晚；尤其是美國(guó)半導(dǎo)體廠家：美信、ADI、TI，其他國(guó)家還有松下、ST、NXP等。

整體上BMS類芯片都被國(guó)外大廠壟斷，比如TI的BQ76920、BQ76930、BQ76940、BQ76952，凌特的LTC6700-1/2/3、LTC6700HV、LTC6804、LTC6813等，車(chē)規(guī)級(jí)AFE芯片的也基本被TI、ST、ADI、松下、NXP、瑞薩(Intersil)等廠商占據(jù)，國(guó)產(chǎn)AFE芯片席位寥寥，近幾年以中穎、集澈、奇力、華潤(rùn)、新唐等為代表的國(guó)產(chǎn)BMS AFE芯片逐漸進(jìn)入視線，比如SH367303、SH367305/6/8/9，DVC1006/12/18/24，DVC1117/24，VAS5118等，但由于并非主力產(chǎn)品，大部分產(chǎn)能被其它產(chǎn)品線占有，所以缺貨也比較常態(tài)化，其中TI，ADI（凌特）等均以16串以下為主力，在20串以上將不得不使用多片級(jí)聯(lián)，使得成本偏高，目前上述幾個(gè)AFE國(guó)產(chǎn)品牌中數(shù)集澈已量產(chǎn)24串AFE芯片，單顆芯片最高支持36串電池采集保護(hù)。

國(guó)產(chǎn)中高端芯片研發(fā)設(shè)計(jì)較國(guó)外廠商相對(duì)遲緩，其中的復(fù)雜原因也非三兩句能說(shuō)明白，好在當(dāng)下我們從大戰(zhàn)略上已經(jīng)相當(dāng)重視芯片國(guó)產(chǎn)化的重要性，是形勢(shì)緊迫也是趨勢(shì)所逼，這也緣于近幾年美對(duì)我半導(dǎo)體設(shè)備及半導(dǎo)體產(chǎn)品供應(yīng)鏈持續(xù)發(fā)難圍追堵截，緣于國(guó)際大環(huán)境影響下導(dǎo)致的進(jìn)口芯片及原材料大范圍減產(chǎn)短缺，以及芯片全面缺貨到結(jié)構(gòu)性缺貨這個(gè)過(guò)程中芯片價(jià)格持續(xù)高漲到失去理性的市場(chǎng)情緒之下，其中的痛恐怕只有制造業(yè)者們最有領(lǐng)悟，還有目前相對(duì)不友好的西方意識(shí)形態(tài)正在加劇，相關(guān)國(guó)家對(duì)我國(guó)在芯片及高端技術(shù)領(lǐng)域的封鎖打壓將是常態(tài)，芯片作為一切科技發(fā)展的基礎(chǔ)元素，國(guó)產(chǎn)化將無(wú)路可退，也必須盡快的進(jìn)行研發(fā)和推廣應(yīng)用，形成自主可控的生態(tài)系統(tǒng)。可喜的是BMS AFE芯片國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了性能可以追平甚至某些方面已經(jīng)超越TI的BQ系列的AFE芯片，當(dāng)然車(chē)規(guī)認(rèn)證的依然比較落后，工業(yè)級(jí)的比如南京集澈的AFE芯片已經(jīng)在電池采集保護(hù)領(lǐng)域耕耘超過(guò)6年，有一流的研發(fā)團(tuán)隊(duì)、充足的現(xiàn)貨準(zhǔn)備、穩(wěn)定的供貨能力、有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格優(yōu)勢(shì)及參數(shù)性能穩(wěn)定且抗高壓的綜合優(yōu)異度取得了不少客戶的認(rèn)可，車(chē)規(guī)級(jí)AFE芯片2022年已進(jìn)行驗(yàn)證階段，2023-2024年將有望推出車(chē)規(guī)認(rèn)證AFE芯片，目前已進(jìn)入欣旺達(dá)、弗迪電池、德賽、拓邦、天能、飛毛腿、小米米家等眾多頭部客戶供應(yīng)鏈。

高精度鋰電池BMS模擬前端芯片國(guó)產(chǎn)也驕傲！集澈電子是一家專注于高端模擬芯片研發(fā)設(shè)計(jì)的高科技公司。公司目前集中優(yōu)勢(shì)資源，主要進(jìn)行多節(jié)鋰電池管理芯片、系統(tǒng)級(jí)封裝穩(wěn)壓器芯片和多通道射頻收發(fā)芯片等工業(yè)模擬類和無(wú)線通信類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售。公司聚集了半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)頂尖技術(shù)人才，并與產(chǎn)業(yè)鏈上下游各個(gè)企業(yè)有良好的合作關(guān)系，覆蓋 IC設(shè)計(jì)，流片，封裝，測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)，形成了芯片完整上下游產(chǎn)業(yè)鏈，確保產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)品質(zhì)可控，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的芯片產(chǎn)品以及完善的技術(shù)支持和服務(wù)。

重點(diǎn)來(lái)看一下集澈3-24串AFE芯片中的兩個(gè)系列產(chǎn)品的特色，其中系列一DVC10xx電壓采樣精度常溫下±5mV，全溫下±15mV，系列二DVC11xx（5-24串）常溫下±2mV，全溫下±6mV，35ms完成24串電池電池溫度采樣，休眠模式下功耗50uA，關(guān)斷模式下功耗＜1uA。

系列一：DVC10xx

主要分為DVC1006(3-6串)、DVC1012(6-12串)、DVC1018(9-18串)、DVC1024(12-24串)，其中可用于12-24串鋰電池監(jiān)控管理的高精度BMS模擬前端芯片DVC1024產(chǎn)品性能優(yōu)越，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，眾多客戶反復(fù)測(cè)試驗(yàn)證，都反饋出滿意的結(jié)果并采用。芯片的精度，穩(wěn)定性，抗高壓，等技術(shù)參數(shù)突出，已大批量出貨。

集成電壓傳感通道和電流傳感通道，同步測(cè)量電池電壓和充/放電電流;電壓傳感通道集成 15-bit ΣΔADC;有效位數(shù) 13bit;支持24 節(jié)電池電壓測(cè)量 ;24 路被動(dòng)電池均衡驅(qū)動(dòng);4 路熱敏電阻電壓測(cè)量;芯片溫度測(cè)量;電池過(guò)壓保護(hù)(OV);電池欠壓保護(hù)(UV) ; 到上位機(jī)的警報(bào)中斷;電流傳感通道集成 16-bit ΣΔADC，有效位數(shù) 14bit，支持低邊電流測(cè)量;低邊充電和放電 N 型場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng);充電過(guò)流保護(hù)(OCC);放電過(guò)流保護(hù)(OCD) ;放電短路保護(hù)(SCD) ;2.5V/3.3V LDO 輸出;采用LQFP64 10mm×10mm封裝。電池被動(dòng)均衡驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通電阻120 Ω 導(dǎo)通電流0-5mA，芯片從睡眠狀態(tài)喚醒到工作 32 ms，電池過(guò)壓保護(hù)閾值 3.2~4.7 V，電池過(guò)壓保護(hù)步進(jìn) 5.86 mV，電池過(guò)壓保護(hù)延時(shí) 1~8 s，電池欠壓保護(hù)閾值 1.9~3.4 V，電池欠壓保護(hù)步進(jìn) 5.86 mV，電池欠壓保護(hù)延時(shí) 1~16 s ，放電短路保護(hù)閾值 14.3~200 mV，放電短路保護(hù)延時(shí)560~3200 μs，放電過(guò)流保護(hù)閾值 7.1~100 mV，放電過(guò)流保護(hù)延時(shí)32~5120 ms，充電過(guò)流保護(hù)閾值 7.1 ~100 mV ，充電過(guò)流保護(hù)延時(shí) 32~5120 ms。詳細(xì)規(guī)格書(shū)及MCU應(yīng)用示例可加VX: stevenmicro索取并獲得技術(shù)支持以及demo板。DVC1024 是一款采用車(chē)規(guī)級(jí)高壓 BCD工藝設(shè)計(jì)的多節(jié)鋰電池組監(jiān)控芯片，通過(guò)四線式 SPI 接口與上位機(jī)進(jìn)行通信，形成一套完整的電池組 管理系統(tǒng)(BMS)。 DVC1024 內(nèi)置 4 路 15 位ΣΔ ADC 和 1 路 16 位ΣΔADC，可以持續(xù)地高精度測(cè)量電池組中電池 電壓、電池溫度和充/放電電流等信息，反饋給上位機(jī)完成電池組 SOC 估算。DVC1024 集成了完整的硬件保護(hù)功能，上位機(jī)可以將電池過(guò)壓閾值、電池欠壓閾值、充電過(guò) 流閾值、放電過(guò)流閾值和放電短路閾值配置到芯片寄存器中。芯片就可以在異常發(fā)生時(shí)，瞬間完成硬件保護(hù)，并立即反饋警報(bào)給上位機(jī)。DVC1024 內(nèi)置了 24 路被動(dòng)電池均衡驅(qū)動(dòng)電路，上位機(jī)可以同時(shí)打開(kāi)所有電池均衡，而不用擔(dān)心影響芯片測(cè)量和硬件保護(hù)功能。

DVC1024還集成了低邊充電和放電N型場(chǎng)效 應(yīng)管驅(qū)動(dòng)，上位機(jī)可以通過(guò)配置寄存器完成充電或放電管理。同時(shí)芯片在異常發(fā)生時(shí)，也可以自動(dòng)關(guān)閉充電或放電場(chǎng)效應(yīng)管，保證電池組安全。公司有較強(qiáng)的芯片領(lǐng)域上下游資源優(yōu)勢(shì)，無(wú)論在產(chǎn)能和成本把控上，都有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)下芯片市場(chǎng)環(huán)境下，依然可以做到高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是對(duì)比進(jìn)口芯片還是一些類似應(yīng)用的***，都表現(xiàn)出的很突出！此款高精度BMS模擬前端芯片串?dāng)?shù)可最高單顆支持24串，給應(yīng)用端帶來(lái)了設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)化，一些應(yīng)用不再使用級(jí)聯(lián)，減少了外圍電路，降低了成本。

封裝工藝方面采用了車(chē)規(guī)級(jí)BCD封裝，目前各系列產(chǎn)品均支持磷酸鐵鋰及三元鋰電池，單節(jié)測(cè)量范圍1.6-5V，單節(jié)耐壓7V，實(shí)際可達(dá)15V，以TI目前較高串?dāng)?shù)的AFE產(chǎn)品相比，采用DVC1024 AFE芯片的電池PACK總耐壓可以做到更高，一路電壓采樣速率達(dá)32ms，常溫下電壓誤差±5mV，-40-85℃下電壓誤差±15mV，電流誤差最大30mA，在設(shè)備ESD等級(jí)方面也有較高規(guī)格，HBM模式下±2000V，CDM模式下±750-1000V，有效的支持了大串?dāng)?shù)BMS的耐壓需求以及更簡(jiǎn)化的電路布局，同時(shí)也節(jié)省也利用多個(gè)低串?dāng)?shù)AFE芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)高串?dāng)?shù)的電路設(shè)計(jì)繁瑣程度和成本，在國(guó)貨BMS AFE芯片層面體現(xiàn)出良好的性價(jià)比。

可應(yīng)用于各種新能源鋰電池BMS系統(tǒng)，包括：儲(chǔ)能應(yīng)用：如風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電，電力儲(chǔ)備；小動(dòng)力應(yīng)用：如電動(dòng)二輪三輪車(chē)，AGV,機(jī)器人,電動(dòng)工具;UPS：如通訊基站，備用電能源；數(shù)碼類消費(fèi)電子等；應(yīng)用的電壓平臺(tái)常見(jiàn)于（12V、18V、24V、36V、48V、60V、72V）。分別有適用于3-6串鋰電池BMS、6-12串鋰電池、9-18串鋰電池、12-24串鋰電池管理系統(tǒng)系列產(chǎn)品可選擇，可替代TI的BQ76920/30/40/52，中穎SH367303/05/06/08/09及其它廠家同級(jí)別AFE芯片，可全程提供原廠技術(shù)支持，特別是在國(guó)產(chǎn)已量產(chǎn)的單顆芯片就能管理保護(hù)24串電池的BMS AFE芯片領(lǐng)域目前獨(dú)樹(shù)一幟。

系列二：DVC11xx之DVC1124介紹：

DVC1124 是一款采用車(chē)規(guī)級(jí)高壓 BCD 工藝設(shè) 計(jì)的多串鋰電池組監(jiān)控芯片，適用于額定電壓不 超過(guò) 72V 的鋰電池包。 DVC1124 在正常模式下，VADC 可以在 35ms 內(nèi)完成 24 串電池電壓和 6 個(gè)熱敏電阻溫度測(cè)量； CADC 集成了 2 個(gè)濾波器 CC1 和 CC2，分別 4ms 和 256ms 輸出一次電流測(cè)量值。

DVC1124 在休眠模式下，3.3V LDO 可以開(kāi)啟支 持外部 MCU 等系統(tǒng)持續(xù)工作，高邊充電和放電 NFET 驅(qū)動(dòng)可以開(kāi)啟使電池組處于待機(jī)狀態(tài)，同時(shí)第 2 級(jí)充/放電過(guò)流保護(hù)和放電短路保護(hù)可以在充 /放電電流異常時(shí)立即關(guān)閉充/放電驅(qū)動(dòng)，保持電池組功能安全。

DVC1124 在休眠模式下，既支持 I2C 通信被動(dòng) 喚醒功能，也支持定時(shí)喚醒、充/放電電流檢測(cè)喚 醒、第 2 級(jí)充/放電過(guò)流喚醒、放電短路喚醒和充 電器檢測(cè)等主動(dòng)喚醒功能。

DVC1124的主要特點(diǎn)是集成電荷泵，支持高邊充電和放電 NFET 驅(qū)動(dòng)，集成高邊預(yù)充電和預(yù)放電 PFET 驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)獨(dú)立的 ADC，支持電壓和電流同時(shí)采樣，高精度電池電壓測(cè)量，高精度庫(kù)侖計(jì)數(shù)器，支持內(nèi)部傳感器和最多 6 個(gè)外部熱敏電阻進(jìn)行溫度測(cè)量，電池采樣端口具有 132V 耐壓，支持亂序上電及熱插撥，集成電池被動(dòng)均衡驅(qū)動(dòng)器，集成多種硬件保護(hù)，詳細(xì)規(guī)格書(shū)可加授權(quán)代理商Vx:stevenmicro索取，電池過(guò)壓保護(hù)(COV)，電池欠壓保護(hù)(CUV)，兩級(jí)充電過(guò)流保護(hù)(OCC1/OCC2)，兩級(jí)放電過(guò)流保護(hù)(OCD1/OCD2)，放電短路保護(hù)(SCD)，3 種電源模式(典型值) ，包括1.正常模式：~270μA ，2.休眠模式：~50μA，3.關(guān)斷模式：<1μA，支持多種休眠模式喚醒功能：1）I2C 通信喚醒2）定時(shí)喚醒3）充/放電流檢測(cè)喚醒4）第 2 級(jí)充/放電過(guò)流喚醒5）放電短路喚醒6）充電器檢測(cè)喚醒，3.3V/50mA LDO 供外部系統(tǒng)使用，100kHz I2C 通信接口，支持 CRC 校驗(yàn)和從機(jī)地 址硬線配置，LQFP48(7mm×7mm)封裝。

DVC1124主要應(yīng)用于電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)輕型摩托車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、不間斷電源系統(tǒng)(UPS)、電網(wǎng)儲(chǔ)能、18V，24V，36V，48V，60V，72V 磷酸鐵鋰/ 三元鋰/鈦酸鋰等電池組，DVC11xx系列有DVC1110、DVC1114、DVC1117、DVC1124，由于可以采集-0.3---6V的電壓范圍，因此可以應(yīng)用于鈦酸鋰電池組上。

整體上集澈AFE芯片具有單顆芯片支持電池串?dāng)?shù)高，采集精度高，采樣速率快、所支持的串?dāng)?shù)分布科學(xué)、車(chē)規(guī)級(jí)BCD高耐壓封裝、原廠全程技術(shù)支持等優(yōu)勢(shì)，是一款高串?dāng)?shù)高精度高速率低功耗性價(jià)比不錯(cuò)的國(guó)產(chǎn)BMS 模擬前端采集保護(hù)AFE芯片。

審核編輯黃宇