汽车模拟芯片报告：电池管理芯片BMIC（48页）

行业报告下载 2022年11月03日 12:51 管理员

电量计量芯片的作用是通过对电池外部特性（如电压、电流、温度等）的测量，采用特定算法对电池的 SOC/SOH 等参数进行估计，并将结果反馈给控制器芯片。电池电量计量芯片的核心能力在于高精度采样电路的设计和 SOX 算法。要实现高精度的 SOX 估计，高精度的电压电流采样必不可少。SOX 算法种类多样，海外龙头大多有自己独特的、受到专利保护的算法。例如 TI 的阻抗追踪法可以记住电池特性随时间的变化情况，结合电池组具体的化学属性可以准确地知道电池的充电状态，从而延长电池组使用寿命。除此之外，常用的 SOC 估计算法还有修正放电终止电压法、动态电压修正法等。电池监测器的主要功能是对电池参数进行高精度监测，并通过通讯接口将相关数据发送给主控制器。与电量监测芯片不同的是，电池监测芯片仅具有参数监测功能，一般用在高串数串联的场合（~10 串到上百串）。通常，需要由多个监测芯片级联以形成完整的监测系统。在高串数系统中，为了保障电芯电压、电量的均衡，需要采取电量均衡措施。目前电量均衡有两种常见的方案：主动均衡和被动均衡。主动均衡方案使用开关管和隔离变压器等器件在电芯之间构建能量变换电路，从而实现能量在电芯之间的流动；被动均衡方案则采用无源元件，将电量较多的电芯上多余的能量通过电阻耗散成为热能。被动均衡方案所需外部元器件较少，在成本和可靠性方面具有优势，但会增加系统损耗；

主动均衡方案所需外部元器件较多，成本较高，但有助于降低损耗、提升系统可用容量。无源均衡方案一般集成在电池监测芯片中。电池认证芯片早期主要用在可拆卸电池设备中。为了避免不匹配的电池对设备或用户造成伤害，一般选择在电池 Pack 中集成一颗电池认证 IC，并在电池连接至系统时进行认证，只有验证通过的电池才能为系统供电。此外，尽管目前手机电池大多不可拆卸，为了避免用户自行替换电池带来的潜在风险，厂商一般也会选择在设备内置电池中配置一颗认证芯片。将以上保护、充电、电量计、监测、均衡、认证六类芯片（全部或部分）及其外围电路集成在一块或几块 PCB 上，并互相连接构成完整的信号通路，即构成了电池管理系统。根据欣旺达招股书数据，电池模组成本中 IC 占比约为 5.38%。消费市场下游主要应用包括手机、笔记本、平板电脑、TWS 耳机、智能手表等。其中手机/平板电脑/TWS 耳机/智能手表一般采用 3.7V 锂离子电池，笔记本电脑一般采用 3 串 12.6V 锂离子电池。目前消费电子产品中所涉及的 BMIC 一般包括充电芯片（Charger）、电量计（Gauge）、电池保护（Protector）三种类型。此外，早期手机采用可拆卸电池，因此除了充电芯片、保护芯片、电量计以外，还需要一颗额外的认证芯片。而近年来，随着智能手机电池向不可拆卸的技术方案演变，仅在部分高端智能手机上才能发现认证芯片的身影。