根据研究机构EVTank给出的数据,2022年环球锂离子电池总出货量达957.7GWh,个中储能电池出货量169.3GWh,同比增长140.3%,储能电池增速比动力电池赶过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上半年环球储能电池出货量为87GWh,同比增速高达122%。
而储能电池最主要的芯片便是电池管理芯片,它可以精准采集和监控电池内部的电流、电压、温度等信息,并通过算法打算电池的电量状态和康健状态,以保护电池、延长电池寿命、高效利用电池事情。电池管理芯片紧张分为电池保护芯片、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。根据电子发热友的整理,目前海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海内厂商是很少的。

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海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芯片需求频年以双位增速增长。根据QY Research的数据,环球BMS AFE芯片发卖额增速在2021年曾高达50.1%,去年则以29.6%的速率增至876.24百万美元,今年有望打破1000百万美元。以QY Research给出的预测数据,未来6年环球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,估量到2028年中国BMS AFE市场发卖额增速将达到45%。
储能BMS AFE芯片的紧张玩家
电池采样芯片(AFE),它紧张卖力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掌握器,让主掌握器去处理。这也是电池管理系统做出决策的主要依据来源。
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环球6成的市场份额。其次是欧洲企业霸占第二大BMS AFE芯片市场份额。而我国虽然能供应BMS AFE办理方案的公司很多,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芯片国产化打破尤为主要。
海内厂商这一两年在BMS AFE研发上变得比以往更为生动,新参与者也越来越多。据电子发热友理解,目前在储能BMS AFE细分芯片赛道上,海内厂商紧张有智芯微、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。芯海也在研发运用于储能的多节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,海内厂商积极追赶
ADI在2013年率先推出了一款高性能电池采样芯片LTC6804,可以丈量多达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,就寝模式电源电流低至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打破,推出了可以丈量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运用而开拓的,这款产品可丈量电池节数进一步提高到16节,最大利用寿命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,它更倾向一些微创新。
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内实现堆叠的完全精度丈量(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,将可丈量电池串数提高到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的韶光内供应6串至12串、14串或16串电池模块的高精度电池电压丈量,采样精度达≤1.5mW。与 BQ7965x-Q1 系列器件的主机通信可通过以下办法进行连接: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许可主机通过单个接口与全体电池组进行通信。在通信线路中断的情形下,菊花链通信接口可配置为环形架构,许可主机与堆栈两端的设备通信。
NXP也是电池采样芯片较生动的厂商,它在2020年就推出了采样精度领先的≤0.8mV,支持14串电池丈量的电池采样芯片MC33771B。目前NXP在研发4-18节电池的电池采样芯片MC33774,听说采样精度也做到≤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丈量。在通信速率以及采样精度上,智芯微与国际大厂比较还是存在一定差距的,这款产品的技能水平可能只是ADI七八年前的水平。
而海内仿照芯片龙头矽力杰,目前的储能BMS AFE芯片紧张有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可编程丈量,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担保5mV丈量精度。
中颖电子的储能BMS AFE芯片紧张是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。较为特殊的是,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,它有面向储能运用的JW3370 AFE芯片。这款产品可用于电池包管理系统,能够供应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运用。在仿照旗子暗记采集方面,履历较丰富的芯海科技在近年也开始布局储能市场,现正研发储能运用的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。对付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、高串数的哀求会更高,国产厂商须要具备更强的迭代速率,才能吃到这一市场的红利。










