受消费电子、新能源汽车、电动工具、电动两轮车等应用端需求持续旺盛，锂电池应用已经进入人们生活的方方面面。同时，随着低碳可持续发展的逐步推进，光伏储能市场持续扩大，电动船舶、电动飞行器等新兴应用领域逐渐发展，继而带动锂电池产业规模不断扩大。
研究机构EVTank、伊维经济研究院联合中国电池产业研究院共同发布的《中国锂离子电池行业发展白皮书（2024年）》数据显示，2023年，全球锂离子电池总体出货量1202.6GWh，同比增长25.6%。
电池高效运作的背后，离不开内部电池管理系统（BMS）的参与。日前，全球领先的连接和电源解决方案供应商Qorvo在京举办以“春光作序，万物更‘芯’”为主题的媒体日。
Qorvo致力于提供各种创新半导体解决方案，面向全球多个快速增长的细分市场，包括消费电子、智能家居/物联网、汽车、电动汽车、电池供电设备、网络基础设施、医疗保健和航空航天/国防等。其中，在BMS领域，Qorvo展示了多项创新成果并与电池网深入探讨相关技术与市场动态。
技术沉淀，成就BMS实力玩家
能够看到的是，由于更为灵活高效，目前已经有越来越多的设备开始从传统的交流供电转换为电池供电，叠加全球减碳风向，更为绿色的供电方式成为首选。因此，在这种背景下，能够确保电池安全、稳定和使用寿命的BMS，逐渐成为业界关注的焦点。
通俗地讲，BMS就是一套管理、控制、使用电池包的系统。根据应用电压不同，BMS通常以48V为中线分为高压系统（大于48V）及低压系统（小于48V），其中高压系统主要应用在新能源汽车、储能等领域；低压系统则主要面向电动工具、电动两轮车等领域。常规的BMS产品对于电池电压、温度等检测方式近乎一致，可以实时监控采集电池的状态参数。
由于BMS在电池领域重要性愈加明显，从长远发展来看，未来市场集中度提升，BMS厂商或将面临竞争加剧压力，而芯片则将是企业突破的关键点。
Qorvo的BMS方案注重集成化设计，通过将Fuel Gauging、SOC、SOH等算法集成到芯片内部，有效提高数据采集和计算的精度与速度，提升电池管理系统的灵活性。
据悉，Qorvo将高性能MCU和模拟前端（AFE）整合到单个芯片中，不仅简化了系统架构，也提高了系统性能、可靠性和智能化水平。同时，这是业界首个能够以单芯片支持高达20串电芯精确管理的BMS解决方案。
Qorvo资深客户经理Yichi Zhang（张亦弛）
Qorvo资深客户经理Yichi Zhang（张亦弛）在媒体日现场表示：“Qorvo的单芯片电池管理解决方案采用数模混合技术，并集成控制器、存储和通信接口，可为多达20个串联电芯的电池组（锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂）提供全面的充放电控制和监测。借助丰富的软硬件开发资源，该方案能够极大地减少客户开发周期，降低产品成本，同时提升产品的可靠性和灵活性。”
张亦弛与电池网交流时提到，Qorvo是在2021年左右开始规划BMS产品，有客户曾表示现有的分立BMS产品可能没有办法很好地满足应用需求，而Qorvo在单颗芯片方案上有很多年的经验，所以希望Qorvo提供一个单颗BMS方案。
截至目前，Qorvo BMS芯片产品已经量产两个系列：PAC2214x和PAC2514x，这两系列产品均采用单芯片方案。其中，PAC2214x内置Arm Cortex-M0 MCU，主频50MHZ，Flash容量为32KB；PAC2514x则采用Arm Cortex-M4 MCU，主频提升至150MHZ，Flash容量为128KB。
针对电池所需的安全和长续航的两大需求，Qorvo BMS芯片从充放电管理、短路保护、过流过压保护、、电池均衡、低功耗控制这六大功能为基础，优化和管理电池效率和寿命。
值得一提的是，在电动两轮车上常见到的是48V、60V和72V供电，Qorvo的BMS单芯片最高支持20串的特性就可以通过单颗芯片覆盖客户不同电压完整的应用需求，可以实现不同电压的兼容设计。
极致安全，单芯片提供更优方案
根据国家消防救援局的统计，2023年全国共接报电动自行车火灾2.5万余起，造成82人死亡。
在新国标的实施、绿色出行等因素推动下，电动自行车锂电池市场需求呈快速增长态势。但由于产品质量问题、违规停放、充电不规范（过度充电、线路老化、充电器使用不当等）、安全意识不强等原因，电动自行车火灾呈多发频发趋势。
当前，市场上销售的电动自行车电池主要以铅酸蓄电池和锂电池为主，一般来说，锂电池出现的安全问题主要表现为燃烧甚至爆炸，根源在于电池内部的热失控。
安全事故频发，电池包的安全性愈发受到关注。在张亦弛看来，电池包的安全性主要来源于两个考虑点，第一个考虑点是电芯本身的质量是好是坏；第二个便是电池管理系统的保护功能和可靠性，该系统在电池包里起到一个核心的类似大脑一样的作用，可判断当前电芯是不是进入危险状态，是不是要立即执行保护或者预警的功能。
对于Qorvo的BMS方案来说，一大优势是有高性能的模拟前端AFE，基于分辨率高达16bit的ADC可以很精确采样各个通道的电压、电流状态。同时，这个状态采集牵扯到第二点优势——高实时性，Qorvo的BMS方案不需要通过其他芯片来做辅助判断，MCU直接可以通过电芯采样，以及其他连接到MCU的相关传感器采样，很快执行电芯相关状态运算，完成电芯的监控、保护功能。
目前，BMS行业参与企业大体分为3种类型：电池厂商、汽车整车企业、专业第三方BMS企业。
其中，像宁德时代等电池厂商以及比亚迪等整车企业，主要以自主研发和合作开发的方式开展BMS业务。不过，由于第三方BMS企业研发资源更集中，部分电池厂商则表示更希望专注于电芯研发，将研发精力都放在主营业务上，通过外采专业的BMS进行配套。
在张亦弛看来，目前确实有部分客户考虑做自己的BMS芯片，但由于各行业所关注的核心问题不一样，所发挥的优势也不一样。Qorvo是一个专业的芯片供应商，最大的优势便在于Qorvo拥有资深和强大的芯片开发团队以及积累了长期客户服务的经验，所以Qorvo可以在理解客户应用需求的情况下，在最短的时间内开发出匹配客户系统或者应用的产品。
储能爆发，差异化产品提供价值
2023年是业界公认的工商业储能元年，由于应用场景广泛，并随着峰谷电价、电力现货等利好政策发布，新型储能的商业模式日渐成熟，系统初始投资成本持续降低。
同时，随着全球能源转型战略的持续推进以及各国政府对家庭储能的政策支持和补贴，以欧美为主要市场的全球家庭储能装机量将继续保持上升的趋势。
除了电动工具和电动两轮车以外，Qorvo也在把BMS产品逐步向其他应用推广，比如乘用车市场以及储能市场。
“Qorvo的BMS芯片对于单节电芯电压输入范围还是比较宽的，对于不同类型的电芯都可以支持，后续会在现有的10-20串的基础上，扩展到更低串数并完善产品的可堆叠化设计。”
谈及进入储能市场，电池网注意到，随着储能行业爆发式增长，部分原先做动力电池BMS的企业也已纷纷转行做储能BMS，且跨界入局储能领域的BMS企业也正在变多，打法思路既有良性共促的也有性质恶劣的，市场竞争也愈演愈烈。
“越来越多的竞争对手进入BMS行业是大家最关心的问题，会不会说市场一下变成红海，最后变成一个以价格战为主的市场。”在张亦弛看来，在储能领域，客户明显地要把第一优先级放在产品本身的可靠性和稳定性上，客户的需求已经不再是单一的电芯管理和保护，对连接、数据安全、智能化包括电芯的功能安全上也有更多的需求，单纯以价格取胜最终会被淘汰出局，更高的产品价值才是BMS发展的正确方向。
目前，随着百MWh级大型储能电站，甚至GWh级储能电站的大批量建设应用，想要实现大量储能电池串并联状态下的高效管理，对于BMS技术要求十分之高，电池单体的细微之处便会影响到系统的整体性能寿命包括经济性。
张亦弛认为，Qorvo现在的无线产品线以及传感器产品线，后续或许可以与BMS方案相结合，从而在提升电池包安全及可连接性方面可以给客户比较大的帮助。公司提供的BMS产品一定是有价值的，独到的、差异化的产品，只要产品可以提供对应的价值，并不用担心有越来越多的竞争对手进入这个领域。
“储能市场是每一个BMS供应商都想进入的一个领域，因为市场容量、市场趋势，以及市场需求都远远高于其他电池应用领域。”张亦弛强调，“相信我们很快就会看到Qorvo在储能领域BMS的进展和成果。”
着眼未来，Qorvo持续创新突破
目前BMS主要是通过有线方式实现通信连接，尤其是对于大型电池系统而言，需要大量布线完成通信及隔离。但随着电池技术的不断发展，有线连接的方式会在成本上不断提高，可靠性、重量和装配难度的劣势也会逐渐出现。
因此，市场正在推动无线BMS技术进入验证和规模应用阶段。
张亦弛也讲到，对于传统的菊花链电池系统来说，最大的挑战，第一是线束成本，大型电池系统同时工作，线束所占的成本和空间，要远比想象的要大；第二是线束老化问题，尤其是一些偏远、国外人力成本比较高的地区，也是一个比较大的负担；第三，便是线束的组装、维护以及更换，需要人为干预的过程都有一定的电池组高压安全风险。
也正因如此，Qorvo前瞻性地对有线BMS进行无线化，通过MCU内部集成蓝牙等协议的无线通信模块，提升电池管理系统的灵活性与智能化水平。
“预计在今年晚一些时候，我们就可以看到相关的无线BMS样品。”张亦弛强调，Qorvo很早就布局了无线产品，利用BMS现有的SiP架构进行升级迭代对于Qorvo来说并不存在门槛。
值得注意的是，虽然液态锂电池在近些年行业发展过程中依旧是市场应用主力军，但固态电池、钠电池、钒电池等下一代电池技术路线正在迎来高速成长期。目前，半固态电池及钠电池已经逐步进入商业化运用阶段，尤其是钠电池在产品研发、产能建设、产业链培养、客户验证、良品率的提升以及示范项目的推广方面都取得了阶段性成果。
据了解，Qorvo在推动BMS业务的时候就已经充分关注到了固态电池、钠电池等其他电池技术的发展方向。张亦弛介绍，不同的电池技术路线，可能在材料或结构上面会有一些变革，但最后反应到电池管理系统上面来，主要还是对电芯输入电压、电芯保护、电芯数量等参数的考量。
目前，Qorvo的BMS在两个基本点上已经满足了客户的需求，首先就是单电芯的宽电压域的支持；其次是高精度ADC可以提供有效的电芯监控和保护。基于这两点，Qorvo跟客户紧密配合，根据客户在产品规划上的需求，灵活地对BMS产品线进行调整。
“目前看下来，在电池材料切换过程中Qorvo的BMS并不存在天然的障碍。”张亦弛讲道。
结语
展望未来，EVTank预计，全球锂离子电池出货量在2025年和2030年将分别达到1926.0GWh和5004.3GWh。
锂电池行业繁荣发展的背后也存在着诸多难点，目前在BMS领域优秀级别的玩家仍是凤毛麟角。正如张亦弛所言，满足客户的功能需求很简单，大家都能做，但是涉及产品本身的质量和可靠性的时候，就需要对供应商的长期验证过程，包括在BMS以外的产品在市面上是否具有良好质量口碑的过程，这个其实是一个更艰难和更长期的考验。
