受消費(fèi)電子、新能源汽車、電動(dòng)工具、電動(dòng)兩輪車等應(yīng)用端需求持續(xù)旺盛，鋰電池應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入人們生活的方方面面。同時(shí)，隨著低碳可持續(xù)發(fā)展的逐步推進(jìn)，光伏儲(chǔ)能市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大，電動(dòng)船舶、電動(dòng)飛行器等新興應(yīng)用領(lǐng)域逐漸發(fā)展，繼而帶動(dòng)鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。

研究機(jī)構(gòu)EVTank、伊維經(jīng)濟(jì)研究院聯(lián)合中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)研究院共同發(fā)布的《中國(guó)鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2024年）》數(shù)據(jù)顯示，2023年，全球鋰離子電池總體出貨量1202.6GWh，同比增長(zhǎng)25.6%。

電池高效運(yùn)作的背后，離不開(kāi)內(nèi)部電池管理系統(tǒng)（BMS）的參與。日前，全球領(lǐng)先的連接和電源解決方案供應(yīng)商Qorvo在京舉辦以“春光作序，萬(wàn)物更‘芯’”為主題的媒體日。

Qorvo致力于提供各種創(chuàng)新半導(dǎo)體解決方案，面向全球多個(gè)快速增長(zhǎng)的細(xì)分市場(chǎng)，包括消費(fèi)電子、智能家居/物聯(lián)網(wǎng)、汽車、電動(dòng)汽車、電池供電設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療保健和航空航天/國(guó)防等。其中，在BMS領(lǐng)域，Qorvo展示了多項(xiàng)創(chuàng)新成果并與電池網(wǎng)深入探討相關(guān)技術(shù)與市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。

技術(shù)沉淀，成就BMS實(shí)力玩家

能夠看到的是，由于更為靈活高效，目前已經(jīng)有越來(lái)越多的設(shè)備開(kāi)始從傳統(tǒng)的交流供電轉(zhuǎn)換為電池供電，疊加全球減碳風(fēng)向，更為綠色的供電方式成為首選。因此，在這種背景下，能夠確保電池安全、穩(wěn)定和使用壽命的BMS，逐漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

通俗地講，BMS就是一套管理、控制、使用電池包的系統(tǒng)。根據(jù)應(yīng)用電壓不同，BMS通常以48V為中線分為高壓系統(tǒng)（大于48V）及低壓系統(tǒng)（小于48V），其中高壓系統(tǒng)主要應(yīng)用在新能源汽車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域；低壓系統(tǒng)則主要面向電動(dòng)工具、電動(dòng)兩輪車等領(lǐng)域。常規(guī)的BMS產(chǎn)品對(duì)于電池電壓、溫度等檢測(cè)方式近乎一致，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控采集電池的狀態(tài)參數(shù)。

由于BMS在電池領(lǐng)域重要性愈加明顯，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，未來(lái)市場(chǎng)集中度提升，BMS廠商或?qū)⒚媾R競(jìng)爭(zhēng)加劇壓力，而芯片則將是企業(yè)突破的關(guān)鍵點(diǎn)。

Qorvo的BMS方案注重集成化設(shè)計(jì)，通過(guò)將Fuel Gauging、SOC、SOH等算法集成到芯片內(nèi)部，有效提高數(shù)據(jù)采集和計(jì)算的精度與速度，提升電池管理系統(tǒng)的靈活性。

據(jù)悉，Qorvo將高性能MCU和模擬前端（AFE）整合到單個(gè)芯片中，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)，也提高了系統(tǒng)性能、可靠性和智能化水平。同時(shí)，這是業(yè)界首個(gè)能夠以單芯片支持高達(dá)20串電芯精確管理的BMS解決方案。

Qorvo資深客戶經(jīng)理Yichi Zhang（張亦弛）在媒體日現(xiàn)場(chǎng)表示：“Qorvo的單芯片電池管理解決方案采用數(shù)?；旌霞夹g(shù)，并集成控制器、存儲(chǔ)和通信接口，可為多達(dá)20個(gè)串聯(lián)電芯的電池組（鋰離子、鋰聚合物和磷酸鐵鋰）提供全面的充放電控制和監(jiān)測(cè)。借助豐富的軟硬件開(kāi)發(fā)資源，該方案能夠極大地減少客戶開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本，同時(shí)提升產(chǎn)品的可靠性和靈活性。”

張亦弛與電池網(wǎng)交流時(shí)提到，Qorvo是在2021年左右開(kāi)始規(guī)劃BMS產(chǎn)品，有客戶曾表示現(xiàn)有的分立BMS產(chǎn)品可能沒(méi)有辦法很好地滿足應(yīng)用需求，而Qorvo在單顆芯片方案上有很多年的經(jīng)驗(yàn)，所以希望Qorvo提供一個(gè)單顆BMS方案。

截至目前，Qorvo BMS芯片產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)兩個(gè)系列：PAC2214x和PAC2514x，這兩系列產(chǎn)品均采用單芯片方案。其中，PAC2214x內(nèi)置Arm Cortex-M0 MCU，主頻50MHZ，F(xiàn)lash容量為32KB；PAC2514x則采用Arm Cortex-M4 MCU，主頻提升至150MHZ，F(xiàn)lash容量為128KB。

針對(duì)電池所需的安全和長(zhǎng)續(xù)航的兩大需求，Qorvo BMS芯片從充放電管理、短路保護(hù)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、電池監(jiān)控、電池均衡、低功耗控制這六大功能為基礎(chǔ)，優(yōu)化和管理電池效率和壽命。

據(jù)了解，Qorvo這兩款BMS芯片于2023年正式進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)，由于Qorvo最早的關(guān)注點(diǎn)在于電池包在工具行業(yè)的應(yīng)用，因此第一代產(chǎn)品主要應(yīng)用于園林工具以及電動(dòng)兩輪車領(lǐng)域。

值得一提的是，在電動(dòng)兩輪車上常見(jiàn)到的是48V、60V和72V供電，Qorvo的BMS單芯片最高支持20串的特性就可以通過(guò)單顆芯片覆蓋客戶不同電壓完整的應(yīng)用需求，可以實(shí)現(xiàn)不同電壓的兼容設(shè)計(jì)。

極致安全，單芯片提供更優(yōu)方案

根據(jù)國(guó)家消防救援局的統(tǒng)計(jì)，2023年全國(guó)共接報(bào)電動(dòng)自行車火災(zāi)2.5萬(wàn)余起，造成82人死亡。

在新國(guó)標(biāo)的實(shí)施、綠色出行等因素推動(dòng)下，電動(dòng)自行車鋰電池市場(chǎng)需求呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。但由于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題、違規(guī)停放、充電不規(guī)范（過(guò)度充電、線路老化、充電器使用不當(dāng)?shù)龋?、安全意識(shí)不強(qiáng)等原因，電動(dòng)自行車火災(zāi)呈多發(fā)頻發(fā)趨勢(shì)。

當(dāng)前，市場(chǎng)上銷售的電動(dòng)自行車電池主要以鉛酸蓄電池和鋰電池為主，一般來(lái)說(shuō)，鋰電池出現(xiàn)的安全問(wèn)題主要表現(xiàn)為燃燒甚至爆炸，根源在于電池內(nèi)部的熱失控。

安全事故頻發(fā)，電池包的安全性愈發(fā)受到關(guān)注。在張亦弛看來(lái)，電池包的安全性主要來(lái)源于兩個(gè)考慮點(diǎn)，第一個(gè)考慮點(diǎn)是電芯本身的質(zhì)量是好是壞；第二個(gè)便是電池管理系統(tǒng)的保護(hù)功能和可靠性，該系統(tǒng)在電池包里起到一個(gè)核心的類似大腦一樣的作用，可判斷當(dāng)前電芯是不是進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)，是不是要立即執(zhí)行保護(hù)或者預(yù)警的功能。

對(duì)于Qorvo的BMS方案來(lái)說(shuō)，一大優(yōu)勢(shì)是有高性能的模擬前端AFE，基于分辨率高達(dá)16bit的ADC可以很精確采樣各個(gè)通道的電壓、電流狀態(tài)。同時(shí)，這個(gè)狀態(tài)采集牽扯到第二點(diǎn)優(yōu)勢(shì)——高實(shí)時(shí)性，Qorvo的BMS方案不需要通過(guò)其他芯片來(lái)做輔助判斷，MCU直接可以通過(guò)電芯采樣，以及其他連接到MCU的相關(guān)傳感器采樣，很快執(zhí)行電芯相關(guān)狀態(tài)運(yùn)算，完成電芯的監(jiān)控、保護(hù)功能。

目前，BMS行業(yè)參與企業(yè)大體分為3種類型：電池廠商、汽車整車企業(yè)、專業(yè)第三方BMS企業(yè)。

其中，像寧德時(shí)代等電池廠商以及比亞迪等整車企業(yè)，主要以自主研發(fā)和合作開(kāi)發(fā)的方式開(kāi)展BMS業(yè)務(wù)。不過(guò)，由于第三方BMS企業(yè)研發(fā)資源更集中，部分電池廠商則表示更希望專注于電芯研發(fā)，將研發(fā)精力都放在主營(yíng)業(yè)務(wù)上，通過(guò)外采專業(yè)的BMS進(jìn)行配套。

在張亦弛看來(lái)，目前確實(shí)有部分客戶考慮做自己的BMS芯片，但由于各行業(yè)所關(guān)注的核心問(wèn)題不一樣，所發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)也不一樣。Qorvo是一個(gè)專業(yè)的芯片供應(yīng)商，最大的優(yōu)勢(shì)便在于Qorvo擁有資深和強(qiáng)大的芯片開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)以及積累了長(zhǎng)期客戶服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，所以Qorvo可以在理解客戶應(yīng)用需求的情況下，在最短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出匹配客戶系統(tǒng)或者應(yīng)用的產(chǎn)品。

儲(chǔ)能爆發(fā)，差異化產(chǎn)品提供價(jià)值

2023年是業(yè)界公認(rèn)的工商業(yè)儲(chǔ)能元年，由于應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，并隨著峰谷電價(jià)、電力現(xiàn)貨等利好政策發(fā)布，新型儲(chǔ)能的商業(yè)模式日漸成熟，系統(tǒng)初始投資成本持續(xù)降低。

同時(shí)，隨著全球能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)以及各國(guó)政府對(duì)家庭儲(chǔ)能的政策支持和補(bǔ)貼，以歐美為主要市場(chǎng)的全球家庭儲(chǔ)能裝機(jī)量將繼續(xù)保持上升的趨勢(shì)。

除了電動(dòng)工具和電動(dòng)兩輪車以外，Qorvo也在把BMS產(chǎn)品逐步向其他應(yīng)用推廣，比如乘用車市場(chǎng)以及儲(chǔ)能市場(chǎng)。

“Qorvo的BMS芯片對(duì)于單節(jié)電芯電壓輸入范圍還是比較寬的，對(duì)于不同類型的電芯都可以支持，后續(xù)會(huì)在現(xiàn)有的10-20串的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展到更低串?dāng)?shù)并完善產(chǎn)品的可堆疊化設(shè)計(jì)?！?/p>

談及進(jìn)入儲(chǔ)能市場(chǎng)，電池網(wǎng)注意到，隨著儲(chǔ)能行業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng)，部分原先做動(dòng)力電池BMS的企業(yè)也已紛紛轉(zhuǎn)行做儲(chǔ)能BMS，且跨界入局儲(chǔ)能領(lǐng)域的BMS企業(yè)也正在變多，打法思路既有良性共促的也有性質(zhì)惡劣的，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也愈演愈烈。

“越來(lái)越多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)入BMS行業(yè)是大家最關(guān)心的問(wèn)題，會(huì)不會(huì)說(shuō)市場(chǎng)一下變成紅海，最后變成一個(gè)以價(jià)格戰(zhàn)為主的市場(chǎng)。”在張亦弛看來(lái)，在儲(chǔ)能領(lǐng)域，客戶明顯地要把第一優(yōu)先級(jí)放在產(chǎn)品本身的可靠性和穩(wěn)定性上，客戶的需求已經(jīng)不再是單一的電芯管理和保護(hù)，對(duì)連接、數(shù)據(jù)安全、智能化包括電芯的功能安全上也有更多的需求，單純以價(jià)格取勝最終會(huì)被淘汰出局，更高的產(chǎn)品價(jià)值才是BMS發(fā)展的正確方向。

目前，隨著百M(fèi)Wh級(jí)大型儲(chǔ)能電站，甚至GWh級(jí)儲(chǔ)能電站的大批量建設(shè)應(yīng)用，想要實(shí)現(xiàn)大量?jī)?chǔ)能電池串并聯(lián)狀態(tài)下的高效管理，對(duì)于BMS技術(shù)要求十分之高，電池單體的細(xì)微之處便會(huì)影響到系統(tǒng)的整體性能壽命包括經(jīng)濟(jì)性。

張亦弛認(rèn)為，Qorvo現(xiàn)在的無(wú)線產(chǎn)品線以及傳感器產(chǎn)品線，后續(xù)或許可以與BMS方案相結(jié)合，從而在提升電池包安全及可連接性方面可以給客戶比較大的幫助。公司提供的BMS產(chǎn)品一定是有價(jià)值的，獨(dú)到的、差異化的產(chǎn)品，只要產(chǎn)品可以提供對(duì)應(yīng)的價(jià)值，并不用擔(dān)心有越來(lái)越多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。

“儲(chǔ)能市場(chǎng)是每一個(gè)BMS供應(yīng)商都想進(jìn)入的一個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)槭袌?chǎng)容量、市場(chǎng)趨勢(shì)，以及市場(chǎng)需求都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他電池應(yīng)用領(lǐng)域?！睆堃喑趶?qiáng)調(diào)，“相信我們很快就會(huì)看到Qorvo在儲(chǔ)能領(lǐng)域BMS的進(jìn)展和成果?！?/p>

著眼未來(lái)，Qorvo持續(xù)創(chuàng)新突破

目前BMS主要是通過(guò)有線方式實(shí)現(xiàn)通信連接，尤其是對(duì)于大型電池系統(tǒng)而言，需要大量布線完成通信及隔離。但隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，有線連接的方式會(huì)在成本上不斷提高，可靠性、重量和裝配難度的劣勢(shì)也會(huì)逐漸出現(xiàn)。

因此，市場(chǎng)正在推動(dòng)無(wú)線BMS技術(shù)進(jìn)入驗(yàn)證和規(guī)模應(yīng)用階段。

張亦弛也講到，對(duì)于傳統(tǒng)的菊花鏈電池系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最大的挑戰(zhàn)，第一是線束成本，大型電池系統(tǒng)同時(shí)工作，線束所占的成本和空間，要遠(yuǎn)比想象的要大；第二是線束老化問(wèn)題，尤其是一些偏遠(yuǎn)、國(guó)外人力成本比較高的地區(qū)，也是一個(gè)比較大的負(fù)擔(dān)；第三，便是線束的組裝、維護(hù)以及更換，需要人為干預(yù)的過(guò)程都有一定的電池組高壓安全風(fēng)險(xiǎn)。

也正因如此，Qorvo前瞻性地對(duì)有線BMS進(jìn)行無(wú)線化，通過(guò)MCU內(nèi)部集成藍(lán)牙等協(xié)議的無(wú)線通信模塊，提升電池管理系統(tǒng)的靈活性與智能化水平。

“預(yù)計(jì)在今年晚一些時(shí)候，我們就可以看到相關(guān)的無(wú)線BMS樣品。”張亦弛強(qiáng)調(diào)，Qorvo很早就布局了無(wú)線產(chǎn)品，利用BMS現(xiàn)有的SiP架構(gòu)進(jìn)行升級(jí)迭代對(duì)于Qorvo來(lái)說(shuō)并不存在門檻。

值得注意的是，雖然液態(tài)鋰電池在近些年行業(yè)發(fā)展過(guò)程中依舊是市場(chǎng)應(yīng)用主力軍，但固態(tài)電池、鈉電池、釩電池等下一代電池技術(shù)路線正在迎來(lái)高速成長(zhǎng)期。目前，半固態(tài)電池及鈉電池已經(jīng)逐步進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)用階段，尤其是鈉電池在產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)能建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈培養(yǎng)、客戶驗(yàn)證、良品率的提升以及示范項(xiàng)目的推廣方面都取得了階段性成果。

據(jù)了解，Qorvo在推動(dòng)BMS業(yè)務(wù)的時(shí)候就已經(jīng)充分關(guān)注到了固態(tài)電池、鈉電池等其他電池技術(shù)的發(fā)展方向。張亦弛介紹，不同的電池技術(shù)路線，可能在材料或結(jié)構(gòu)上面會(huì)有一些變革，但最后反應(yīng)到電池管理系統(tǒng)上面來(lái)，主要還是對(duì)電芯輸入電壓、電芯保護(hù)、電芯數(shù)量等參數(shù)的考量。

目前，Qorvo的BMS在兩個(gè)基本點(diǎn)上已經(jīng)滿足了客戶的需求，首先就是單電芯的寬電壓域的支持；其次是高精度ADC可以提供有效的電芯監(jiān)控和保護(hù)?；谶@兩點(diǎn)，Qorvo跟客戶緊密配合，根據(jù)客戶在產(chǎn)品規(guī)劃上的需求，靈活地對(duì)BMS產(chǎn)品線進(jìn)行調(diào)整。

“目前看下來(lái)，在電池材料切換過(guò)程中Qorvo的BMS并不存在天然的障礙?！睆堃喑谥v道。

結(jié)語(yǔ)

展望未來(lái)，EVTank預(yù)計(jì)，全球鋰離子電池出貨量在2025年和2030年將分別達(dá)到1926.0GWh和5004.3GWh。

鋰電池行業(yè)繁榮發(fā)展的背后也存在著諸多難點(diǎn)，目前在BMS領(lǐng)域優(yōu)秀級(jí)別的玩家仍是鳳毛麟角。正如張亦弛所言，滿足客戶的功能需求很簡(jiǎn)單，大家都能做，但是涉及產(chǎn)品本身的質(zhì)量和可靠性的時(shí)候，就需要對(duì)供應(yīng)商的長(zhǎng)期驗(yàn)證過(guò)程，包括在BMS以外的產(chǎn)品在市面上是否具有良好質(zhì)量口碑的過(guò)程，這個(gè)其實(shí)是一個(gè)更艱難和更長(zhǎng)期的考驗(yàn)。

Qorvo作為在半導(dǎo)體行業(yè)占有重要地位的跨國(guó)公司，通過(guò)BMS產(chǎn)品在未來(lái)電池領(lǐng)域又將迸發(fā)出怎樣的火花？我們拭目以待

*文章來(lái)源：電池網(wǎng)

審核編輯：劉清