电池管理系统 | 国内非车规BMS AFE厂商与型号参数对比

来源: 芯查查资讯 作者:程文智 2024-05-26 18:44:54
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自从锂电池的应用越来越广之后,BMS的用量也快速提升,很多半导体厂商都看到了这里的机会,如此多的厂商加入,估计未来的竞争会相当激烈。

在前一篇文章中,主要讨论了国产车规级BMS AFE厂商及其产品,本文将主要介绍国产非车规级BMS AFE厂商及其产品布局。其实国产BMS AFE芯片也是近几年才开始崛起,其产品主要应用在了电动工具、扫地机器人、无人机、无绳吸尘器、电动两轮车等市场。

 

根据芯查查的了解,目前国内非车规BMS AFE芯片玩家中有初创公司、传统电源芯片厂商、模拟芯片厂商、MCU厂商等等。有的产品已经量产,有的开始送样,也有的还在研发当中。近期芯查查对此进行了一番梳理。

 

 

图:部分国产非车规级BMS AFE芯片厂商及其产品(来源:各公司官网、芯查查)

 

中颖电子:从MCU到BMS AFE芯片

 

中颖电子主营的产品包括MCU芯片及OLED显示驱动芯片两大类,该公司1994年成立后,前8年主要开发显示屏驱动芯片为主,2002年开始开发自有品牌芯片,并于2003年推出小家电MCU,进入小家电市场。2007年开始投入锂电池管理芯片的研发,布局电源领域的技术。2010年首款锂电池管理芯片问市,早期产品主要应用于笔记本电脑和手机的维修市场。2016年,其锂电池管理芯片通过国际一线笔记本电脑大厂的认证,2020年导入电动两轮车市场。

 

中颖电子的BMS AFE芯片,单芯片兼容3~16串动力锂电池系统,提供BMS所需的单节电压值、电流值,以及温度值。比如:

SH367306适用于6~10串锂电池包,集成了硬件过充电保护功能,支持电芯乱序上下电,具有12位ADC电压采集,13位ADC电流采集,具有TWI通讯接口,CEC-8校验。工作电压范围位8V~50V。

 

SH367309适用于5~16串,总电压不超过70V的锂电池Pack。该芯片工作在保护模式下,可独立保护锂电池Pack。提供过充电保护、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。集成平衡开关提高电芯一致性。而工作在采集模式下,可配合MCU管理锂电池Pack,同时使能所有保护功能。

 

此外,SH367309内置VADC,用于采集电芯电压、温度以及电流;内置CADC采集电流,用于统计Pack剩余容量;内置EEPROM,用于保存保护阈值及延时等可调参数;内置TWI通讯接口,用于操作相关寄存器及EEPROM。

 

宜矽源:聚焦BMS AFE芯片的初创厂商

 

宜矽源半导体南京有限公司,成立于2016年,主要专注于高端模拟芯片研发设计和销售,其产品以BMS AFE芯片为主。该公司应该是跟南京集澈电子是同一家公司,因为他们官网上产品的型号都是一样的,而且官网联系邮箱的地址也是同一个,不过宜矽源官网上的产品信息更加齐全。

 

据其官网信息,该公司BMS AFE产品主要有DVC10XX系列和DVC11XX系列两个纯BMS AFE芯片产品,以及DVC20XX与DVC21XX两个集成了MCU内核的产品。

 

DVC11XX系列产品,采用了车规级高压BCD工艺,广泛应用于汽车电子,工业控制等领域。DVC11XX系列高边驱动产品在过温、过流、欠压保护,以及诊断等方面表现出色。最高可支持24节,耐压高达130V。目前该系列累计出货数百万颗。

 

值得一提的是,根据该公司官网的最新的信息,5月23日,其DVC11XX系列芯片获得了第三方集成电路测试服务企业合肥科微芯测颁发的AEC-Q100认证证书。

 

DVC20XX系列产品内部包含了AFE和8位MCU内核,是基于DVC10XX系列的系统化、平台化的产品迭代和技术创新。产品的可靠性、稳定性,及在不同工业应用环境下的性能表现,均达到了非常严苛的指标性要求,可满足工业客户的差异化应用需求。比如DVC2006内部就集成了8051内核,16K Flash和1K SRAM。

 

DVC21XX系列产品内部包含了AFE和32位MCU内核。

 

杰华特:传统模拟厂商进军BMS AFE市场

 

杰华特微电子成立于2013年,是一家快速成长的高性能模拟和数模混合半导体供应商。该公司在一家传统的模拟芯片厂商,如今也开始进军BMS AFE市场,其BMS AFE芯片主要用于电动工具、吸尘器、两轮车、园林工具、储能等电池管理系统。

 

其量产的BMS AFE芯片有JW3302、JW3370、JW3371、JW3376,

JW3302适用于4~14系列锂离子电池组。通过SPI通信,主控制器可以使用JW3302实现多种电池组管理功能,如监控(电池组电压、电池组电流、电池组温度)、保护(控制充电/放电FET)、均衡等功能。芯片内集成的模数(A/D)转换器可以实现系统关键参数的纯数字读取。

 

JW3376是一种多电池组监控和保护 IC,包括一个 14 位 ADC 对电池电压进行采样,16路电压采集通道,精度为±5mV@2.3-4.3V,4 通道热敏感测,精度±1℃、电池过压/欠压和温度保护,11-16 串电池平衡、16 位 ADC感测充电/放电电流、充电/放电过流保护、放电短路保护、可靠的 SPI 通信(模式3)3.3V LDO 输出用于外部应用、外部保护 N-MOS 高驱动能力:12mA/86mA、主集成预充电/放电功能,提供封装:TSSOP48。

 

矽力杰:从电源芯片切入BMS AFE赛道

 

矽力杰是一家电源模拟芯片厂商,其主要的产品包括直流转换芯片、交直流转换芯片、多路电源管理芯片、LED照明芯片、电源管理系统芯片、电源模块、马达驱动等。如今该公司推出多款BMS AFE芯片,比如SY68920/68930/68940、SQ68118。

其中,工业储能BMS AFE芯片SQ68118可在-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,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。采样通道耐压最高可以支持 ±100V,最大程度满足新国标对电力系统电流、电压、温度的数据采集的要求,SQ68118配备完善的智能热管理功能,内置独立的过压欠压保护,其配备的超低静态电流关机唤醒模式,休眠保护模式及通信激活模式,极大程度延长电池使用寿命,提高电力系统安全可靠性。

 

 

图:矽力杰SQ68118芯片典型应用框图(来源:矽力杰)

 

东软载波:从MCU到BMS AFE芯片

 

上海东软载波微电子有限公司(前身为上海海尔集成电路有限公司)专注芯片设计20多年,于2015年被青岛东软载波科技股份有限公司合并。

 

其BMS AFE芯片ESB1245NG可以协同外部MCU为各电池单元提供充放电均衡管理。该芯片可以支持高达3~7节锂电池串联组成的锂电池组的应用。

 

ESB1245NG内部集成了5V LDO(LDO为外部MCU提供电源)、MOSFET驱动、电池电压检测、电池单元均衡、I2C通信与接口、电流检测放大器、温度检测、过流保护、CH_FET/DS_FET驱动电路的短路电流保护、比较器(用于放电通路的短路检测)。

 

外部MCU可以通过I2C总线读取任意电池单元的电压(0.5V-5.0V)。通过对I2C接口的控制,MCU中的ADC可以测量ESB1245NG芯片内部的不同电压(电池电压、电池充放电电流和芯片内部温度)。各电池单元都可以被MCU控制,并通过MCU中的ADC对其进行测量。从通道选择到测量完成,整个过程的读取时间大约为150us。

 

创芯微:消费级BMS AFE芯片玩家

 

该公司成立于2017年5月,是一家专注于高精度、低功耗电池管理及高效率、高密度电源管理芯片研发和销售的集成电路设计公司,公司总部位于深圳市龙岗区宝龙科技城智慧家园,在珠海和西安设有研发中心,在苏州设有销售和技术中心。公司创始团队来自全球知名IC设计公司,核心团队拥有超过15年以上电池管理芯片(BMS)和电源管理芯片(PMIC)设计、研发和生产测试经验。

 

创芯微CM20X6系列内部集成了线性稳压LDO,其可提供3.3V/5V稳压输出,可以为外部MCU提供稳定电源。MCU通过内部ADC可以测量CM20X6系列输出的电压电流信息,并通过设定的程序来判断电池组是否需要过压、过流等保护动作。

 

 

创芯微CM20X6芯片可覆盖电动工具、吸尘器、扫地机、储能电源、后备电源等应用领域以及其他使用锂电池组供电的设备,未来有可能会向大型电动工具、大型家电等应用领域延展。

 

鹏申科技:BMS AFE芯片为主的初创公司

 

鹏申科技成立于2017年,是一家专注于先进模拟集成电路设计的高科技公司。目前,该公司主要产品为锂电池多节管理芯片和电源转换芯片,产品可广泛用于储能、通讯、汽车、无人机、电摩、二轮车、滑板车、特种车辆、机器人、电动工具等领域。其BMS AFE产品主要有PB5060(3~6串)、PB5100(4~10)、PB7130(5~13串)、PB7170(5~17串)、PB7200(5~20串)。

 

其中PB7200是为该公司针对储能行业推出的拳头产品,采用车规级BCD工艺,LQFP64或LQFP48封装。单颗支持5~20串电池级联应用,可扩展菊花链,最高可达640串,支持2300V电压电池,完整的硬件保护功能。在17串的基础上,优化了数据通讯,保护功能;同时在级联的基础上,配合调度系统,独立运行自动调度测量模式和提供灵活的低功耗,完备了充放电管理、自恢复及故障保护功能,极大的节省了系统资源和功耗。除了储能行业,也适用于电摩等产品。该产品已经批量上市。

 

结语

 

除了上面介绍的这几家,迈巨微、航天民芯、必易微、汐微科技、灵矽微、凹凸科技、赛微微电、华泰半导体等都有量产的BMS AFE芯片产品,还有钜泉科技的针对工业应用的BMS AFE产品已经开始给客户送样;芯海科技的车规级12~18串BMS AFE芯片还在研发当中;中微半导体的BMS AFE芯片产品也正在研发中……

 

自从锂电池的应用越来越广之后,BMS的用量也快速提升,很多半导体厂商都看到了这里的机会,如此多的厂商加入,估计未来的竞争会相当激烈。

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