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責(zé)。

在電池管理芯片細分領(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 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?？煽啃院蜏蚀_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)換器進行測量，針對庫侖計數(shù)進行了優(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€進行準確建模。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。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)換器進行溫度和電壓檢測，16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行電流檢測，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%。

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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%。

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還有一些國產(chǎn)廠商也在布局計量芯片，這里不一一列舉?？偟膩砜丛谲囈?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。市場強勁的需求對于國產(chǎn)計量芯片既是機會也是挑戰(zhàn)。