電子發燒友網報道(文/黃山明)在新能源技術快速發展的背景下,電池作為能量存儲和轉換的關鍵組件,在電動汽車、移動設備、儲能系統等多個領域發揮著至關重要的作用。鋰電池因其高能量密度、長循環壽命和低自放電率等優點,成為目前最主流的電池。
而AFE(Analog Front End,模擬前端)芯片在儲能系統,尤其是那些基于鋰離子電池的系統中扮演著關鍵角色。可以對電池進行實時監測、狀態估計、充電和放電控制,具備保護功能、均衡控制、數據傳輸和通信、浪涌保護等多種功能,是儲能系統中不可或缺的部分,保證了電池系統的安全性和效率。
根據研究機構的數據,全球鋰離子電池總出貨量達957.7GWh,其中儲能電池出貨量同比增長140.3%,市場需求快速增長。
隨著儲能市場的發展,BMS AFE芯片需求連年以雙位增速增長,預計未來6年全球BMS AFE市場有望連續保持20%的高速增長,中國市場銷售額增速將達到45%。
不過儲能BMS AFE芯片市場長期被歐美廠商壟斷,但國內廠商近兩年在BMS AFE研發上變得更為活躍,逐步實現國產化突破。國內廠商在高精度、高串數AFE芯片方面積極追趕國際大廠,國內企業推出的產品覆蓋不同串數電池監測,技術水平不斷提升。
國產AFE芯片
國產AFE芯片廠商逐漸發力,已有多家企業推出了相關產品,這些廠商及其產品在電動工具、掃地機器人、無人機、無繩吸塵器、電動兩輪車等市場中的應用逐漸增多,顯示出國產廠商進入該領域的決心和勢頭。
如中穎電子推出的AFE產品型號包括SH367303(3-5串)、SH367305(6-8串)、SH367306(6-10串)、SH367308(5-14串)和SH367309(5-16串),具有硬件保護功能、內置平衡開關、小電流檢測功能等。
南京集澈的AFE模擬前端芯片主要分為三大系列,包括DVC1006(3-6串)、DVC1012(6-12串)、DVC1018(9-18串)、DVC1024(12-24串)和DVC1036(18-36串),支持不同串數的電芯應用,具備豐富的均衡功能和自動保護恢復策略。
奇力科技的VAS5118(3-7串)和VAS5120(4-10串)內部集成ADC檢測電池電壓、電池組電流、電池組溫度以及芯片溫度,具有硬件保護特性和電池均衡功能。
邁巨微的AMG8803(5-8串)、AMG8805(9-13串)和AMG8802(9-17串)采用高耐壓的單芯片工藝,具有高精度數據采集能力,支持獨立保護或配合MCU實現雙重保護。
矽力杰的SY68920(3-6串)、SY68930(6-12串)和SY68940(9-18串)支持鋰電池組放電過流、放電短路、電池組單體/總電壓欠壓過壓保護功能,內置I2C接口。
英集芯推出的IP3281,用于10-16 節串聯鋰離子/聚合物可充電電池的初級保護的解決方案。該產品集成了聚合物可充電電池安全運行所需的一整套的電壓、電流和溫度所有檢測和保護。保護閾值和延時均為出廠編程設定,有多種配置可供選用,采用TSSOP30封裝。
杰華特的JW33708是一款多電池堆的監測和保護芯片,芯片耐壓60V,支持4-8串電池應用,可為每個電池提供被動均衡功能,支持最多3個連續電池同時放電。JW33708可用于電池電壓和溫度感知的14位ADC,電壓精度達10mV,以及用于充放電電流感知的16位ADC,電流精度達75μV。
鵬申科技的AFE芯片產品如PB7200支持5-20串電芯應用,工作電壓范圍在12至95V,單節電芯單元電壓測量范圍為0-5V,適用于大多數鋰、鈉電池,具有低功耗和高效的自動調度功能。
此外,琪埔維、航天民芯、華潤微電子、靈矽微電子、矽力杰、芯海科技、杰華特、華泰、新唐科技、合泰半導體等企業都擁有各自的AFE芯片產品,這些公司均在國內市場有所布局,致力于開發和提供不同應用領域的AFE芯片。
國產AFE芯片的特點通常包括但不限于高精度的電壓和電流測量、低功耗設計、支持多種通信接口、集成的電池保護和平衡功能、以及通過相關行業標準認證,如AEC-Q100汽車認證。這些芯片旨在與國際大廠競爭,提供具有競爭力的性能和成本優勢。
小結
盡管目前市場上AFE芯片主要由國際大廠占據主導地位,但國產AFE芯片廠商正積極布局,通過技術創新尋求突破。隨著中國電動汽車和儲能市場的持續擴大,國產AFE芯片有望在未來獲得更多市場份額。
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