储能BMS AFE芯片主要玩家及产品

电子发烧友网报道（文/刘静）国家力争于2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和。在这样的大背景下，储能近两年发展异常迅猛。储能是构建新型电力系统的必备组成，而锂电池储能是资本活跃度最高的部分。
 
根据研究机构EVTank给出的数据，2022年全球锂离子电池总出货量达957.7GWh，其中储能电池出货量169.3GWh，同比增长140.3%，储能电池增速比动力电池高出55个百分点。今年虽然动力电池行业时常传出有企业停产、产能过剩的问题，但储能电池市场需求还在快速增长。根据SMM数据，2023上半年全球储能电池出货量为87GWh，同比增速高达122%。
 
而储能电池最重要的芯片就是电池管理芯片，它可以精准采集和监控电池内部的电流、电压、温度等信息，并通过算法计算电池的电量状态和健康状态，以保护电池、延长电池寿命、高效利用电池工作。电池管理芯片主要分为电池保护芯片、电池计量芯片、充电管理芯片、电池采样芯片（AFE）、电池均衡芯片这五大类。根据电子发烧友的整理，目前国内厂商在售的电池管理芯片大多是电池保护芯片和充电管理芯片，而电池采样芯片（AFE）能量产并大规模出货的国内厂商是很少的。

图：电子发烧友网整理

 
国内厂商或许要提高这一小块市场的关注，近年储能及电动车市场的快速发展，带动BMS AFE芯片需求连年以双位增速增长。根据QY Research的数据，全球BMS AFE芯片销售额增速在2021年曾高达50.1%，去年则以29.6%的速度增至876.24百万美元，今年有望突破1000百万美元。以QY Research给出的预测数据，未来6年全球BMS AFE市场有望连续保持20%的高速增长。而中国将会是跑得最快的市场，预计到2028年中国BMS AFE市场销售额增速将达到45%。
 
 
储能BMS AFE芯片的主要玩家

电池采样芯片（AFE），它主要负责的是实时采集电芯电压、电流、温度等精确信息，并将这些信息反馈给主控制器，让主控制器去处理。这也是电池管理系统做出决策的重要依据来源。
 
储能BMS AFE芯片市场长期被TI、ADI、NXP、美信等欧美厂商垄断，2022年单前两大美企便拿走了全球6成的市场份额。其次是欧洲企业占据第二大BMS AFE芯片市场份额。而我国虽然能提供BMS AFE解决方案的公司很多，能真正能实现量产并大规模出货的公司是极少的，当下BMS AFE芯片国产化突破尤为重要。
 
国内厂商这一两年在BMS AFE研发上变得比以往更为活跃，新参与者也越来越多。据电子发烧友了解，目前在储能BMS AFE细分芯片赛道上，国内厂商主要有智芯微、矽力杰、赛微微电、杰华特、中颖电子、南京集澈、思瑞浦、苏州坤元微电子、琪埔维半导体、纳芯微、云芯微、亿通科技、比亚迪半导体等。芯海也在研发应用于储能的多节BMS AFE芯片，不过还没实现量产。
 
 
大厂在高精度、高串数上保持领先，国内厂商积极追赶
 
ADI在2013年率先推出了一款高性能电池采样芯片LTC6804，可以测量多达12节串联电池的电压，当时它的采样精度已经做到≤1.2mV，并支持1Mbps隔离isoSPITM及菊链式数据通讯，睡眠模式电源电流低至4μA。2016年，ADI又推出了同样采样精度的电池采样芯片LTC6811。2018年，ADI的电池采样芯片在更高串数上实现新的突破，推出了可以测量15节电池电压的电池采样芯片LTC6811。

此外，ADBMS6830是ADI最新一代的电池采访芯片，且专为ASIL D的ISO 26262应用而开发的，这款产品可测量电池节数进一步提高到16节，最大使用寿命TME±1.8mV，可配置集成低通滤波，可用于高压电池包的可堆叠架构，内置iso SPI接口，2Mbps隔离串行通信。不过在将近10年的迭代中，ADI的电池采样芯片在采样精度上也并没有提高很多，最新一代产品采样精度为≤2mV，它更偏向一些微创新。
 
TI电池采样芯片也有非常多料号，迭代创新上更明显一些。2019年TI发布了3-6节电池采样芯片BQ79606，采样精度＜1.1mV，可在1ms内实现堆叠的完整精度测量（96节电池），支持隔离式差分菊花链通信。此后，在2020年、2021年TI快速迭代电池采样芯片，将可测量电池串数提高到12串、14串、16串，提高串数下，TI也仍保持较好的电池采样精度。

TI最新的电池采样芯片是BQ7965x-Q1，可以在不到200μs的时间内提供6串至12串、14串或16串电池模块的高精度电池电压测量，采样精度达≤1.5mW。与 BQ7965x-Q1 系列器件的主机通信可通过以下方式进行连接：器件的专用 UART 接口或通信桥接器件 BQ79600。 此外，隔离的差分菊花链通信接口允许主机通过单个接口与整个电池组进行通信。在通信线路中断的情况下，菊花链通信接口可配置为环形架构，允许主机与堆栈两端的设备通信。
 
NXP也是电池采样芯片较活跃的厂商，它在2020年就推出了采样精度领先的≤0.8mV，支持14串电池测量的电池采样芯片MC33771B。目前NXP在研发4-18节电池的电池采样芯片MC33774，据说采样精度也做到≤2mV，并可支持2Mbps隔离菊花链或SPI通信。

智芯微现在有12节的电池采样芯片SCBM1204，该款产品支持1Mbps串行通信接口，采样精度是2.2mV，可以在290us完成系统中所有电池测量。在通信速度以及采样精度上，智芯微与国际大厂相比还是存在一定差距的，这款产品的技术水平可能只是ADI七八年前的水平。
 
而国内模拟芯片龙头矽力杰，目前的储能BMS AFE芯片主要有SQ68118和SQ66000。SQ68118是一款高性能的工业储能BMS AFE芯片，可以在-40~125℃环境温度下运行，最高可支持18串电池监测和被动均衡。它内置16位ADC可编程测量，任意通道支持Bus-Bar采样，电压采样精度常温可以到1mV，全温度范围和全电压供电也能保证5mV测量精度。
 
中颖电子的储能BMS AFE芯片主要是SH36730系列，覆盖3-5串、6-8串、10串、14串、16串电池。SH367309是中颖电子可支持16串电池的AFE芯片，13-bit VADC用于采集电压/温度/电流，16-bit Ʃ-∆CADC用于采集电流。较为特别的是，这颗AFE芯片中颖电子还集成了丰富的保护功能，包括充电保护、过放电保护、温度保护、充放电过流保护、短路保护、二次过充电保护等。
 
杰华特在储能领域也有积极布局，它有面向储能应用的JW3370 AFE芯片。这款产品可用于电池包管理系统，能够提供多种完备的功能和极优的性能，在电动工具、两轮车、便携式储能等锂电池领域广泛应用。在模拟信号采集方面，经验较丰富的芯海科技在近年也开始布局储能市场，现正研发储能应用的12-18节BMS AFE芯片。
 
小结：
 
电池采样芯片不管是动力电池领域，还是储能电池领域，都有不错的发展前景，市场也在持续扩容。对于寻求新增量市场的国产厂商来说，布局BMS AFE芯片研发是不错的选择。但未来，随着电动化、智能化的进一步发展，BMS AFE芯片对高精度、高串数的要求会更高，国产厂商需要具备更强的迭代速度，才能吃到这一市场的红利。