Qorvo BMS專家劉明：智能電池管理方案（BMS）的創(chuàng)新和發(fā)展趨勢

新能源產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)的蓬勃發(fā)展，其核心科技的不斷創(chuàng)新不僅重塑了能源格局，更深刻地影響了多個(gè)關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的發(fā)展路徑。這一創(chuàng)新浪潮也為電動(dòng)工具市場催生出了全新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

不同于人人熟知的電動(dòng)汽車，電動(dòng)工具涉及更廣泛的應(yīng)用場景，導(dǎo)致其需求比電動(dòng)汽車市場更高出一個(gè)數(shù)量級(jí)還多。研究機(jī)構(gòu)EVTank發(fā)布的《中國電動(dòng)工具行業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù)顯示，全球電動(dòng)工具出貨量為4.7億臺(tái)，而全球市場規(guī)模為521.6億美元。

對此，Qorvo BMS專家劉明在近日的“2024國際綠色能源生態(tài)發(fā)展峰會(huì)”上，通過題為《智能電池管理方案（BMS）的創(chuàng)新和發(fā)展趨勢》的主題演講，深入剖析了Qorvo在電動(dòng)工具市場，特別是BMS領(lǐng)域的創(chuàng)新焦點(diǎn)。

四類電源產(chǎn)品布局

BMS持續(xù)創(chuàng)新突破

Qorvo目前擁有連接與傳感器、高性能模擬（即電源產(chǎn)品）以及先進(jìn)蜂窩產(chǎn)品這三大類的產(chǎn)品線。通過近年來在電源領(lǐng)域的投入發(fā)展和持續(xù)創(chuàng)新，特別是在智能電池管理解決方案上取得了一系列重要突破。

Qorvo的BMS解決方案以高度集成的單芯片為核心，獨(dú)樹一幟地支持高達(dá)20串電芯的精密管理，處于業(yè)界領(lǐng)先水平。劉明詳細(xì)介紹了Qorvo在電源領(lǐng)域的四類產(chǎn)品，包括PMIC、BMS芯片、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片和SiC芯片。

高度定制化PMIC：Qorvo PMIC系列允許用戶根據(jù)不同應(yīng)用場景定制電源參數(shù)，滿足如SSD、MO-Module供電以及光模塊等領(lǐng)域嚴(yán)苛的性能需求，通過可編程功能確保閉環(huán)穩(wěn)定性與電壓調(diào)整靈活性。

BMS芯片：Qorvo BMS芯片單顆即可支持最高20串電芯的監(jiān)控，且具備先進(jìn)的電池狀態(tài)檢測功能，能準(zhǔn)確估算SOC（荷電狀態(tài)）和SOH（電池健康狀態(tài)），確保電池在整個(gè)生命周期內(nèi)的高效利用。

一體化馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案：馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片同樣采用一體化設(shè)計(jì)，將MCU、AFE等功能模塊封裝在一起，大大降低了客戶的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本，同時(shí)提供優(yōu)異的馬達(dá)控制性能，覆蓋從消費(fèi)級(jí)電動(dòng)工具到專業(yè)汽車應(yīng)用等多個(gè)市場。

碳化硅器件技術(shù)：Qorvo引入的碳化硅產(chǎn)品線在降低能耗、提高效率方面表現(xiàn)出色。較低的導(dǎo)通阻抗是其最大的產(chǎn)品優(yōu)勢，電壓范圍從600V到1700V都有覆蓋且已通過車規(guī)級(jí)認(rèn)證，尤其適合電動(dòng)汽車和其他高功率應(yīng)用。其中內(nèi)阻最低的一款產(chǎn)品在室溫下能夠低至5.4毫歐。

Qorvo的BMS芯片的設(shè)計(jì)思路與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片類似，同樣也集成了Arm-Cortex-M0或M4的MCU，其內(nèi)置的AFE芯片單顆芯片支持10-20串電芯，最大耐壓能夠達(dá)到145V。對于電動(dòng)工具等相關(guān)應(yīng)用，劉明表示：“只需1顆馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片+1顆BMS芯片，就能滿足客戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求?！?/p>

著眼未來

將有線BMS推向無線化的新紀(jì)元

在電動(dòng)化與節(jié)能技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，市場上原本廣泛應(yīng)用于各類工具設(shè)備以及交通工具的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和交流電機(jī)正在逐步被更高效、環(huán)保的直流無刷電機(jī)（BLDC）以及永磁同步電機(jī)（PMSM）所取代。與此同時(shí)，能源供應(yīng)方式也開始從傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和交流供電系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換為鋰電池作為主要能源解決方案。為此，Qorvo將BMS芯片當(dāng)前的研發(fā)重點(diǎn)放在了兩個(gè)方向：

將fuel gauging算法集成到芯片內(nèi)部，從而使得MCU能夠更加高效地處理復(fù)雜的電池狀態(tài)監(jiān)控任務(wù)，實(shí)時(shí)反饋電池的荷電狀態(tài)以及其他關(guān)鍵參數(shù)。這種集成化設(shè)計(jì)極大地提高了數(shù)據(jù)采集和計(jì)算的精度與速度，增強(qiáng)了電池的智能化管理水平；

前瞻性地對有線BMS進(jìn)行無線化，通過MCU內(nèi)部集成藍(lán)牙或Zigbee等無線通信模塊，提升電池管理系統(tǒng)的靈活性與智能化水平。

“越來越多的客戶開始從有線設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到了無線設(shè)計(jì)上”，劉明在演講中指出。Qorvo在峰會(huì)現(xiàn)場展出了這款智能BMS產(chǎn)品demo。

Bluetooth通過I2C和BMS相互溝通，將電芯的電量，電壓，電流和溫度實(shí)時(shí)情況傳輸?shù)絇C端；

BMS為Motor board供電，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)；

實(shí)時(shí)更新電芯的狀態(tài)，無需有線傳輸；

提供可視化的界面GUI，實(shí)時(shí)監(jiān)控電芯的健康狀態(tài)。

六大關(guān)鍵技術(shù)維度

直擊電池管理兩大核心痛點(diǎn)

劉明認(rèn)為：“在電池相關(guān)領(lǐng)域，安全和延長使用時(shí)間是兩大核心痛點(diǎn)?！?Qorvo從充放電、短路保護(hù)、充放電的過流保護(hù)、延長使用時(shí)間、電池均衡、電池運(yùn)輸或存儲(chǔ)過程當(dāng)中的損耗控制這六大功能出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對電池安全與使用壽命的有效管控和優(yōu)化。

01 精細(xì)化充放電管理

通過精確控制電池充放電過程，避免過度充放電導(dǎo)致的電池性能衰退，延長電池使用壽命；

02 短路保護(hù)機(jī)制

采用先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)，對短路、過熱、過充、過放等危險(xiǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警，確保電池在各種工況下的安全運(yùn)行；

03 充放電的過流保護(hù)

提前告知系統(tǒng)是否存在問題，以便用戶能夠及時(shí)采取相應(yīng)的措施應(yīng)對；

04 電池實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過豐富的外設(shè)接口，BMS能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電池運(yùn)行過程中的電流（I）、電壓（V）和溫度（T）這三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，并計(jì)算出電池的SOC。通過充放電，能夠進(jìn)一步計(jì)算出電池健康狀態(tài)的變化。從而幫助用戶采取適當(dāng)?shù)木S護(hù)措施，延緩電池老化速度，有效延長電池的使用壽命；

05 電池均衡技術(shù)

通過主動(dòng)或被動(dòng)均衡方法，減少電池組內(nèi)單體電池之間的容量差異，保證電池組整體性能的一致性和長久有效性；

06 低功耗休眠

縮小電池在運(yùn)輸或存儲(chǔ)過程中的損耗，可變相延長電池的使用壽命。在冬眠模式下，最小功耗僅3微安，支持充電喚醒、外部按鍵喚醒和定時(shí)喚醒等多種喚醒模式，能夠以超低功耗運(yùn)行并在必要時(shí)快速響應(yīng)。

“Qorvo的電池管理技術(shù)并非孤立存在，而是緊密聯(lián)系、相互融合?！眲⒚鲝?qiáng)調(diào)道。目前Qorvo的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品布局已在其眾多應(yīng)用場景中顯現(xiàn)成效，Qorvo BMS芯片可以通過內(nèi)部MCU配置相應(yīng)的過流保護(hù)、電池均衡、Fuel gauging算法等，從而為客戶提供更高性能、更有價(jià)值的一站式解決方案。

審核編輯：劉清