電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/劉靜）國家力爭于2030年實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和。在這樣的大背景下，儲能近兩年發(fā)展異常迅猛。儲能是構建新型電力系統(tǒng)的必備組成，而鋰電池儲能是資本活躍度最高的部分。

根據(jù)研究機構EVTank給出的數(shù)據(jù)，2022年全球鋰離子電池總出貨量達957.7GWh，其中儲能電池出貨量169.3GWh，同比增長140.3%，儲能電池增速比動力電池高出55個百分點。今年雖然動力電池行業(yè)時常傳出有企業(yè)停產(chǎn)、產(chǎn)能過剩的問題，但儲能電池市場需求還在快速增長。根據(jù)SMM數(shù)據(jù)，2023上半年全球儲能電池出貨量為87GWh，同比增速高達122%。

而儲能電池最重要的芯片就是電池管理芯片，它可以精準采集和監(jiān)控電池內(nèi)部的電流、電壓、溫度等信息，并通過算法計算電池的電量狀態(tài)和健康狀態(tài)，以保護電池、延長電池壽命、高效利用電池工作。電池管理芯片主要分為電池保護芯片、電池計量芯片、充電管理芯片、電池采樣芯片（AFE）、電池均衡芯片這五大類。根據(jù)電子發(fā)燒友的整理，目前國內(nèi)廠商在售的電池管理芯片大多是電池保護芯片和充電管理芯片，而電池采樣芯片（AFE）能量產(chǎn)并大規(guī)模出貨的國內(nèi)廠商是很少的。

圖：電子發(fā)燒友網(wǎng)整理

國內(nèi)廠商或許要提高這一小塊市場的關注，近年儲能及電動車市場的快速發(fā)展，帶動BMS AFE芯片需求連年以雙位增速增長。根據(jù)QY Research的數(shù)據(jù)，全球BMS AFE芯片銷售額增速在2021年曾高達50.1%，去年則以29.6%的速度增至876.24百萬美元，今年有望突破1000百萬美元。以QY Research給出的預測數(shù)據(jù)，未來6年全球BMS AFE市場有望連續(xù)保持20%的高速增長。而中國將會是跑得最快的市場，預計到2028年中國BMS AFE市場銷售額增速將達到45%。


儲能BMS AFE芯片的主要玩家

電池采樣芯片（AFE），它主要負責的是實時采集電芯電壓、電流、溫度等精確信息，并將這些信息反饋給主控制器，讓主控制器去處理。這也是電池管理系統(tǒng)做出決策的重要依據(jù)來源。

儲能BMS AFE芯片市場長期被TI、ADI、NXP、美信等歐美廠商壟斷，2022年單前兩大美企便拿走了全球6成的市場份額。其次是歐洲企業(yè)占據(jù)第二大BMS AFE芯片市場份額。而我國雖然能提供BMS AFE解決方案的公司很多，能真正能實現(xiàn)量產(chǎn)并大規(guī)模出貨的公司是極少的，當下BMS AFE芯片國產(chǎn)化突破尤為重要。

國內(nèi)廠商這一兩年在BMS AFE研發(fā)上變得比以往更為活躍，新參與者也越來越多。據(jù)電子發(fā)燒友了解，目前在儲能BMS AFE細分芯片賽道上，國內(nèi)廠商主要有智芯微、矽力杰、賽微微電、杰華特、中穎電子、南京集澈、思瑞浦、蘇州坤元微電子、琪埔維半導體、納芯微、云芯微、億通科技、比亞迪半導體等。芯海也在研發(fā)應用于儲能的多節(jié)BMS AFE芯片，不過還沒實現(xiàn)量產(chǎn)。


大廠在高精度、高串數(shù)上保持領先，國內(nèi)廠商積極追趕

ADI在2013年率先推出了一款高性能電池采樣芯片LTC6804，可以測量多達12節(jié)串聯(lián)電池的電壓，當時它的采樣精度已經(jīng)做到≤1.2mV，并支持1Mbps隔離isoSPITM及菊鏈式數(shù)據(jù)通訊，睡眠模式電源電流低至4μA。2016年，ADI又推出了同樣采樣精度的電池采樣芯片LTC6811。2018年，ADI的電池采樣芯片在更高串數(shù)上實現(xiàn)新的突破，推出了可以測量15節(jié)電池電壓的電池采樣芯片LTC6811。

此外，ADBMS6830是ADI最新一代的電池采訪芯片，且專為ASIL D的ISO 26262應用而開發(fā)的，這款產(chǎn)品可測量電池節(jié)數(shù)進一步提高到16節(jié)，最大使用壽命TME±1.8mV，可配置集成低通濾波，可用于高壓電池包的可堆疊架構，內(nèi)置iso SPI接口，2Mbps隔離串行通信。不過在將近10年的迭代中，ADI的電池采樣芯片在采樣精度上也并沒有提高很多，最新一代產(chǎn)品采樣精度為≤2mV，它更偏向一些微創(chuàng)新。

TI電池采樣芯片也有非常多料號，迭代創(chuàng)新上更明顯一些。2019年TI發(fā)布了3-6節(jié)電池采樣芯片BQ79606，采樣精度＜1.1mV，可在1ms內(nèi)實現(xiàn)堆疊的完整精度測量（96節(jié)電池），支持隔離式差分菊花鏈通信。此后，在2020年、2021年TI快速迭代電池采樣芯片，將可測量電池串數(shù)提高到12串、14串、16串，提高串數(shù)下，TI也仍保持較好的電池采樣精度。

TI最新的電池采樣芯片是BQ7965x-Q1，可以在不到200μs的時間內(nèi)提供6串至12串、14串或16串電池模塊的高精度電池電壓測量，采樣精度達≤1.5mW。與 BQ7965x-Q1 系列器件的主機通信可通過以下方式進行連接：器件的專用 UART 接口或通信橋接器件 BQ79600。 此外，隔離的差分菊花鏈通信接口允許主機通過單個接口與整個電池組進行通信。在通信線路中斷的情況下，菊花鏈通信接口可配置為環(huán)形架構，允許主機與堆棧兩端的設備通信。

NXP也是電池采樣芯片較活躍的廠商，它在2020年就推出了采樣精度領先的≤0.8mV，支持14串電池測量的電池采樣芯片MC33771B。目前NXP在研發(fā)4-18節(jié)電池的電池采樣芯片MC33774，據(jù)說采樣精度也做到≤2mV，并可支持2Mbps隔離菊花鏈或SPI通信。

智芯微現(xiàn)在有12節(jié)的電池采樣芯片SCBM1204，該款產(chǎn)品支持1Mbps串行通信接口，采樣精度是2.2mV，可以在290us完成系統(tǒng)中所有電池測量。在通信速度以及采樣精度上，智芯微與國際大廠相比還是存在一定差距的，這款產(chǎn)品的技術水平可能只是ADI七八年前的水平。

而國內(nèi)模擬芯片龍頭矽力杰，目前的儲能BMS AFE芯片主要有SQ68118和SQ66000。SQ68118是一款高性能的工業(yè)儲能BMS AFE芯片，可以在-40~125℃環(huán)境溫度下運行，最高可支持18串電池監(jiān)測和被動均衡。它內(nèi)置16位ADC可編程測量，任意通道支持Bus-Bar采樣，電壓采樣精度常溫可以到1mV，全溫度范圍和全電壓供電也能保證5mV測量精度。

中穎電子的儲能BMS AFE芯片主要是SH36730系列，覆蓋3-5串、6-8串、10串、14串、16串電池。SH367309是中穎電子可支持16串電池的AFE芯片，13-bit VADC用于采集電壓/溫度/電流，16-bit ?-?CADC用于采集電流。較為特別的是，這顆AFE芯片中穎電子還集成了豐富的保護功能，包括充電保護、過放電保護、溫度保護、充放電過流保護、短路保護、二次過充電保護等。

杰華特在儲能領域也有積極布局，它有面向儲能應用的JW3370 AFE芯片。這款產(chǎn)品可用于電池包管理系統(tǒng)，能夠提供多種完備的功能和極優(yōu)的性能，在電動工具、兩輪車、便攜式儲能等鋰電池領域廣泛應用。在模擬信號采集方面，經(jīng)驗較豐富的芯?？萍?/u>在近年也開始布局儲能市場，現(xiàn)正研發(fā)儲能應用的12-18節(jié)BMS AFE芯片。

小結：

電池采樣芯片不管是動力電池領域，還是儲能電池領域，都有不錯的發(fā)展前景，市場也在持續(xù)擴容。對于尋求新增量市場的國產(chǎn)廠商來說，布局BMS AFE芯片研發(fā)是不錯的選擇。但未來，隨著電動化、智能化的進一步發(fā)展，BMS AFE芯片對高精度、高串數(shù)的要求會更高，國產(chǎn)廠商需要具備更強的迭代速度，才能吃到這一市場的紅利。