隨著儲能及電動二三輪車、AGV、換電、平衡車、智能無線網(wǎng)聯(lián)物聯(lián)等行業(yè)的飛速發(fā)展，電池PACK在一個產(chǎn)品的角色越來越重要，甚至占到產(chǎn)品成本的半壁江山，其中從行業(yè)應(yīng)用的廣泛程度上來講磷酸鐵鋰和三元鋰占主要市場份額，儲能設(shè)備特別是儲能集裝箱等大型設(shè)備更是大量的電池PACK堆疊，因此電池的安全運行至關(guān)重要，對電池包的即時性能進行采集并且提供給上位機去分析，不但可以給使用者提供很好的人機界面，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，這個重要的數(shù)據(jù)采集和保護任務(wù)基本都由BMS（battery management system）來完成，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。如何掌握這些指標并保證每顆電池的運行狀態(tài)達到最優(yōu)？就要依靠電池管理系統(tǒng)BMS，它在電池運作系統(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芯片，AFE芯片負責(zé)實時采集、處理、存儲電池組運行過程中的重要信息，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)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，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)。

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

采集器的技術(shù)方案目前大多是采用集成AFE；拓撲方式多種共存，分布式、集中式，或者二者結(jié)合；通信拓撲也有CAN、菊花鏈方案等。采集器里面的關(guān)鍵芯片AFE，基本被國外大廠所壟斷，國內(nèi)起步較晚；尤其是美國半導(dǎo)體廠家：美信、ADI、TI，其他國家還有松下、ST、NXP等。

整體上BMS類芯片都被國外大廠壟斷，比如TI的BQ76920、BQ76930、BQ76940、BQ76952，凌特的LTC6700-1/2/3、LTC6700HV、LTC6804、LTC6813等，車規(guī)級AFE芯片的也基本被TI、ST、ADI、松下、NXP、瑞薩(Intersil)等廠商占據(jù)，國產(chǎn)AFE芯片席位寥寥，近幾年以中穎、集澈、奇力、華潤、新唐等為代表的國產(chǎn)BMS AFE芯片逐漸進入視線，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聯(lián)，使得成本偏高，目前上述幾個AFE國產(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。

國產(chǎn)中高端芯片研發(fā)設(shè)計較國外廠商相對遲緩，其中的復(fù)雜原因也非三兩句能說明白，好在當(dāng)下我們從大戰(zhàn)略上已經(jīng)相當(dāng)重視芯片國產(chǎn)化的重要性，是形勢緊迫也是趨勢所逼，這也緣于近幾年美對我半導(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，緣于國際大環(huán)境影響下導(dǎo)致的進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)性缺貨這個過程中芯片價格持續(xù)高漲到失去理性的市場情緒之下，其中的痛恐怕只有制造業(yè)者們最有領(lǐng)悟，還有目前相對不友好的西方意識形態(tài)正在加劇，相關(guān)國家對我國在芯片及高端技術(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，國產(chǎn)化將無路可退，也必須盡快的進行研發(fā)和推廣應(yīng)用，形成自主可控的生態(tài)系統(tǒng)?？上驳氖荁MS AFE芯片國產(chǎn)市場已經(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)然車規(guī)認證的依然比較落后，工業(yè)級的比如南京集澈的AFE芯片已經(jīng)在電池采集保護領(lǐng)域耕耘超過6年，有一流的研發(fā)團隊、充足的現(xiàn)貨準備、穩(wěn)定的供貨能力、有競爭力的價格優(yōu)勢及參數(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可，車規(guī)級AFE芯片2022年已進行驗證階段，2023-2024年將有望推出車規(guī)認證AFE芯片，目前已進入欣旺達、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)計的高科技公司。公司目前集中優(yōu)勢資源，主要進行多節(jié)鋰電池管理芯片、系統(tǒng)級封裝穩(wěn)壓器芯片和多通道射頻收發(fā)芯片等工業(yè)模擬類和無線通信類產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計、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)鏈上下游各個企業(yè)有良好的合作關(guān)系，覆蓋 IC設(shè)計，流片，封裝，測試等各個環(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)計到生產(chǎn)各個環(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)。

重點來看一下集澈3-24串AFE芯片中的兩個系列產(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，價格競爭力強，眾多客戶反復(fù)測試驗證，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)電池電壓測量 ;24 路被動電池均衡驅(qū)動;4 路熱敏電阻電壓測量;芯片溫度測量;電池過壓保護(OV);電池欠壓保護(UV) ; 到上位機的警報中斷;電流傳感通道集成 16-bit ΣΔADC，有效位數(shù) 14bit，支持低邊電流測量;低邊充電和放電 N 型場效應(yīng)管驅(qū)動;充電過流保護(OCC);放電過流保護(OCD) ;放電短路保護(SCD) ;2.5V/3.3V LDO 輸出;采用LQFP64 10mm×10mm封裝。電池被動均衡驅(qū)動導(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，電池過壓保護閾值 3.2~4.7 V，電池過壓保護步進 5.86 mV，電池過壓保護延時 1~8 s，電池欠壓保護閾值 1.9~3.4 V，電池欠壓保護步進 5.86 mV，電池欠壓保護延時 1~16 s ，放電短路保護閾值 14.3~200 mV，放電短路保護延時560~3200 μs，放電過流保護閾值 7.1~100 mV，放電過流保護延時32~5120 ms，充電過流保護閾值 7.1 ~100 mV ，充電過流保護延時 32~5120 ms。詳細規(guī)格書及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 是一款采用車規(guī)級高壓 BCD工藝設(shè)計的多節(jié)鋰電池組監(jiān)控芯片，通過四線式 SPI 接口與上位機進行通信，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，反饋給上位機完成電池組 SOC 估算。DVC1024 集成了完整的硬件保護功能，上位機可以將電池過壓閾值、電池欠壓閾值、充電過 流閾值、放電過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，瞬間完成硬件保護，并立即反饋警報給上位機。DVC1024 內(nèi)置了 24 路被動電池均衡驅(qū)動電路，上位機可以同時打開所有電池均衡，而不用擔(dān)心影響芯片測量和硬件保護功能。

DVC1024還集成了低邊充電和放電N型場效 應(yīng)管驅(qū)動，上位機可以通過配置寄存器完成充電或放電管理。同時芯片在異常發(fā)生時，也可以自動關(guān)閉充電或放電場效應(yīng)管，保證電池組安全。公司有較強的芯片領(lǐng)域上下游資源優(yōu)勢，無論在產(chǎn)能和成本把控上，都有很強的優(yōu)勢，在當(dāng)下芯片市場環(huán)境下，依然可以做到高性價比的優(yōu)勢，無論是對比進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)用端帶來了設(shè)計方案的簡化，一些應(yīng)用不再使用級聯(lián)，減少了外圍電路，降低了成本。

封裝工藝方面采用了車規(guī)級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)測量范圍1.6-5V，單節(jié)耐壓7V，實際可達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化的電路布局，同時也節(jié)省也利用多個低串?dāng)?shù)AFE芯片級聯(lián)實現(xiàn)高串?dāng)?shù)的電路設(shè)計繁瑣程度和成本，在國貨BMS AFE芯片層面體現(xiàn)出良好的性價比。

可應(yīng)用于各種新能源鋰電池BMS系統(tǒng)，包括：儲能應(yīng)用：如風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電，電力儲備；小動力應(yīng)用：如電動二輪三輪車，AGV,機器人,電動工具;UPS：如通訊基站，備用電能源；數(shù)碼類消費電子等；應(yīng)用的電壓平臺常見于（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及其它廠家同級別AFE芯片，可全程提供原廠技術(shù)支持，特別是在國產(chǎn)已量產(chǎn)的單顆芯片就能管理保護24串電池的BMS AFE芯片領(lǐng)域目前獨樹一幟。

系列二：DVC11xx之DVC1124介紹：

DVC1124 是一款采用車規(guī)級高壓 BCD 工藝設(shè) 計的多串鋰電池組監(jiān)控芯片，適用于額定電壓不 超過 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 個熱敏電阻溫度測量； CADC 集成了 2 個濾波器 CC1 和 CC2，分別 4ms 和 256ms 輸出一次電流測量值。

DVC1124 在休眠模式下，3.3V LDO 可以開啟支 持外部 MCU 等系統(tǒng)持續(xù)工作，高邊充電和放電 NFET 驅(qū)動可以開啟使電池組處于待機狀態(tài)，同時第 2 級充/放電過流保護和放電短路保護可以在充 /放電電流異常時立即關(guān)閉充/放電驅(qū)動，保持電池組功能安全。

DVC1124 在休眠模式下，既支持 I2C 通信被動 喚醒功能，也支持定時喚醒、充/放電電流檢測喚 醒、第 2 級充/放電過流喚醒、放電短路喚醒和充 電器檢測等主動喚醒功能。

DVC1124的主要特點是集成電荷泵，支持高邊充電和放電 NFET 驅(qū)動，集成高邊預(yù)充電和預(yù)放電 PFET 驅(qū)動，兩個獨立的 ADC，支持電壓和電流同時采樣，高精度電池電壓測量，高精度庫侖計數(shù)器，支持內(nèi)部傳感器和最多 6 個外部熱敏電阻進行溫度測量，電池采樣端口具有 132V 耐壓，支持亂序上電及熱插撥，集成電池被動均衡驅(qū)動器，集成多種硬件保護，詳細規(guī)格書可加授權(quán)代理商Vx:stevenmicro索取，電池過壓保護(COV)，電池欠壓保護(CUV)，兩級充電過流保護(OCC1/OCC2)，兩級放電過流保護(OCD1/OCD2)，放電短路保護(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）定時喚醒3）充/放電流檢測喚醒4）第 2 級充/放電過流喚醒5）放電短路喚醒6）充電器檢測喚醒，3.3V/50mA LDO 供外部系統(tǒng)使用，100kHz I2C 通信接口，支持 CRC 校驗和從機地 址硬線配置，LQFP48(7mm×7mm)封裝。

DVC1124主要應(yīng)用于電動自行車、電動輕型摩托車、電動摩托車、不間斷電源系統(tǒng)(UPS)、電網(wǎng)儲能、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)、車規(guī)級BCD高耐壓封裝、原廠全程技術(shù)支持等優(yōu)勢，是一款高串?dāng)?shù)高精度高速率低功耗性價比不錯的國產(chǎn)BMS 模擬前端采集保護AFE芯片。

審核編輯黃宇