在所有的電子系統(tǒng)中，電池系統(tǒng)無疑是大家都密切關(guān)注的。電池系統(tǒng)包括可充電電池本身鋰離子電池以及電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)之下分了很多子系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)既要能夠大幅度提高電池的使用率，也要對電池的安全性負(fù)責(zé)。

在電池管理芯片細(xì)分領(lǐng)域里，有電池計量芯片，電池安全芯片以及充電管理芯片三大類。電池計量芯片采集電池信息并計算電量，它可以測量和報告有關(guān)電池組的許多關(guān)鍵方面，如電壓、溫度、充/放電電流和剩余容量預(yù)測，這類芯片與電池保護(hù) IC 可以分立，也可以集成。

BMS計量芯片的關(guān)鍵之處

對于計量系統(tǒng)來說，硬件、算法、固件三大核心缺一不可。算法用于對電池建模，目前常用的算法包括電壓查表法、庫侖計數(shù)法、CEDV算法、阻抗跟蹤算法、DVC算法。固件則把算法通過變成實現(xiàn)，計算輸出容量信息。

計量系統(tǒng)的輸入是電池電壓、電流和溫度，然后通過對電池建模來計算輸出容量信息，在算法與固件之前，硬件是最基礎(chǔ)的前提，沒有性能優(yōu)異的硬件來實現(xiàn)高精度采樣以及低功耗的運行，準(zhǔn)確的計量也就無從談起。

為了計算基本的電池組信息，計量系統(tǒng)需要測量充放電進(jìn)程、電池組電壓和溫度。以純庫侖計數(shù)的計量系統(tǒng)為例，在這種主要依賴充放電集成來確定充電狀態(tài)的系統(tǒng)種，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率和精度至關(guān)重要。使用這種類型的計量芯片，轉(zhuǎn)換器必須整合所有充放電活動，包括當(dāng)系統(tǒng)處于睡眠、待機(jī)或關(guān)閉狀態(tài)時發(fā)生的活動。如果系統(tǒng)關(guān)閉和放電頻率很小，并且計量芯片沒有精確集成低放電水平的范圍，那么隨著時間的推移，可能會出現(xiàn)顯著的流量誤差。因此有著高魯棒性和高分辨率的器件才能在整個流程中確保可靠性和準(zhǔn)確度。

我們知道在BMS類芯片里，長久以來都是歐美企業(yè)占據(jù)上風(fēng)，計量芯片市場格局里也大致如此，在動力電池領(lǐng)域芯片國產(chǎn)廠商仍在初步布局階段，但在消費電子領(lǐng)域國產(chǎn)化替代發(fā)展得非?？?。

歐美主要廠商BMS計量芯片

ADI：20位ADC計量的車規(guī)級芯片

ADI的計量芯片采用無縫的獨特檢測技術(shù)，具有出色的精度，不考慮Maxim的產(chǎn)品序列一共有15個料號，其中有1個車規(guī)級。高端電流檢測支持下游故障檢測并避免接地干擾。模擬積分器對電荷直接進(jìn)行數(shù)字化，從而消除放大器偏移，使增益誤差最小，總電荷精度更高。一些型號還提供電池電壓和溫度，而另一些型號則集成檢測電阻，使器件數(shù)量最少并進(jìn)一步提高精度。

車規(guī)級應(yīng)用上計量芯片，高壓、高精度、低功耗特性缺一不可。在車規(guī)級BMS計量芯片上ADI的LTC2949能夠做到<1μV 失調(diào)電壓的20位電流測量，電流和電壓精度0.3%，電能和電量精度1%。在ADC上深厚的技術(shù)積累，芯片所使用的低偏置ΔΣ ADC可確保以微小的功率損耗精確測量電壓和電流，并對電池組所傳遞或接收的電量和電能進(jìn)行無損跟蹤。

在非車規(guī)級的計量芯片上，器件多配置14或16位ADC進(jìn)行測量，16位的預(yù)發(fā)布料號LTC2959有1%的電壓、電流和充電精度，對于功耗把控得更嚴(yán)格，有著 <1.0μA的超低功耗。

TI：品類俱全的計量芯片系列

TI的計量芯片共113種料號，以新發(fā)布的料號BQ27Z746為例，使用具有連續(xù)采樣功能的積分轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測量，針對庫侖計數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，具有優(yōu)于3-nVh的分辨率和小于 1-μV的偏移測量誤差，而且TI專利的Impedance Track技術(shù)能夠?qū)﹄姵胤烹娗€進(jìn)行準(zhǔn)確建模。在非車規(guī)應(yīng)用上的計量芯片TI對于功耗把控得同樣很嚴(yán)格，BQ27Z746在關(guān)斷模式下有著 <0.2μA超低功耗。

在車規(guī)級應(yīng)用上，BQ34210-Q1的電流和電壓精度位0.3%，同樣極為精準(zhǔn)。電量監(jiān)測功能使用電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)以及補償放電結(jié)束電壓（CEDV）技術(shù)來提供荷電狀態(tài)和運行狀況數(shù)據(jù)以預(yù)測電池情況，同時還能自動調(diào)整老化、溫度和速率對電池的影響。

動力電池和儲能電池領(lǐng)域所用電池組通常為多串電池組，由多顆電芯串并聯(lián)組成，遠(yuǎn)多于消費電池等其他領(lǐng)域，技術(shù)門檻更高，被這些龍頭壟斷。而在消費類市場上，尤其是手機(jī)市場上，國產(chǎn)廠商已逐漸完成國產(chǎn)替代，那么我們來看一看國產(chǎn)廠商的BMS計量芯片實力。

國產(chǎn)廠商BMS計量芯片

賽微微電子：性能突出的消費類計量芯片

賽微微電子的計量芯片已經(jīng)應(yīng)用在眾多電子產(chǎn)品中，因產(chǎn)品極低的功耗、超小尺寸的封裝和精準(zhǔn)的電量計量而廣受好評。

賽微微電子的CW221xB系列計量芯片共5個料號，除開CW2015與CW2017只采用14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，剩下3個料號均采用14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行溫度和電壓檢測，16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電流檢測，運行獨有的FastCali電量計算法。CW2217B可支持低至1mΩ的檢流電阻，在應(yīng)用中可有效降低檢流電阻在10A+充電的路徑中的電壓損耗，減少系統(tǒng)發(fā)熱，提升充電效率，CW2215B有著工作模式下的5μA的低功耗，全系列在休眠模式下都有著0.5μA低功耗。電量整體精度在3%左右。

中穎電子：自研計量SOC

中穎電子的SH79F系列電能計量SOC一共8個料號，配置不同的閃存、隨機(jī)存儲器以及CPU時鐘。各料號配置的ADC各不相同，有3×10位、5×10位、5×14位以及8×14位等。其低功耗計量模式下，SH79F7019A有低至800uA（3路ADC，掉零線模式）的功耗。配置8×14位的SH79F7011A電壓電流誤差小于0.5%，有功電能計量下整體誤差小于3%。

作為低功耗高性能電能計量的SOC芯片，片內(nèi)集成了單相電能計量、日歷時鐘、溫度傳感器、LCD驅(qū)動器和增強(qiáng)型8051核等功能。作為中穎電子自行組織研發(fā)多年累計的成果，旗下的計量芯片在國內(nèi)市場也是相當(dāng)優(yōu)秀。

矽力杰：車規(guī)級計量芯片

矽力杰獲得AEC-Q100認(rèn)證的車規(guī)級應(yīng)用多節(jié)電池計量芯片SA59202DAA采用12位ADC測量電壓和電流，用高精度庫侖計數(shù)器測量電池累積充電和放電。電流ADC擁有±64mV感應(yīng)電壓范圍和低值的外部電流檢測電阻，能實現(xiàn)1%的電壓，電流和充電精度。

上海貝嶺（銳能微）

銳能微主營業(yè)務(wù)為智能電表計量芯片的研發(fā)，在2017年被上海貝嶺收購。旗下共6個料號，其中RN821X電能計量SOC芯片在有功計量上誤差小于5%。單相多功能計量芯片RN7302具備兩路高精度測量ADC，在電流和電壓測量上有效值誤差<1%。

芯海科技

芯?？萍嫉腃SE77xx系列有2個料號，其中的CSE7761電能計量芯片，內(nèi)部集成了3路sigma-delta ADC，提供高速的電壓、電流的波形數(shù)據(jù)和電壓有效值、電流有效值、有功功率和視在功率的瞬時數(shù)據(jù)，提供2路的有功能量計量。電壓和電流有效值測量誤差<1%，有功電能誤差<5%。

還有一些國產(chǎn)廠商也在布局計量芯片，這里不一一列舉。總的來看在車規(guī)級應(yīng)用上的計量芯片國內(nèi)不多，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用上性能還想相當(dāng)具有競爭力的。

BMS計量芯片性能對比

寫在最后

在非汽車應(yīng)用上，國產(chǎn)廠商已經(jīng)取得了突破，隨著國內(nèi)企業(yè)在BMS技術(shù)領(lǐng)域持之以恒的研發(fā)投入和應(yīng)用實踐，非車規(guī)級應(yīng)用上的產(chǎn)品性能已經(jīng)不遜色于歐美大廠，逐漸完成國產(chǎn)替代。對于技術(shù)門檻更高的動力電源BMS芯片，國內(nèi)仍有待發(fā)展。

在全球主流BMS計量芯片供應(yīng)商的相關(guān)產(chǎn)品陷入缺貨漲價狀態(tài)后，市場缺口不小，而國內(nèi)市場對BMS類芯片，尤其是汽車BMS類芯片的需求還在持續(xù)增長。市場強(qiáng)勁的需求對于國產(chǎn)計量芯片既是機(jī)會也是挑戰(zhàn)。