在所有的電子系統中，電池系統無疑是大家都密切關注的。電池系統包括可充電電池本身鋰離子電池以及電池管理系統。電池管理系統之下分了很多子系統，電池管理系統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。

　　在電池管理芯片細分領域里，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電池組的許多關鍵方面，如電壓、溫度、充/放電電流和剩余容量預測，這類芯片與電池保護 IC 可以分立，也可以集成。

　　BMS計量芯片的關鍵之處

　　對于計量系統來說，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，計算輸出容量信息。

　　計量系統的輸入是電池電壓、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，硬件是最基礎的前提，沒有性能優異的硬件來實現高精度采樣以及低功耗的運行，準確的計量也就無從談起。

　　(計量芯片測量和建模過程，TI)

　　為了計算基本的電池組信息，計量系統需要測量充放電進程、電池組電壓和溫度。以純庫侖計數的計量系統為例，在這種主要依賴充放電集成來確定充電狀態的系統種，模數轉換器的分辨率和精度至關重要。使用這種類型的計量芯片，轉換器必須整合所有充放電活動，包括當系統處于睡眠、待機或關閉狀態時發生的活動。如果系統關閉和放電頻率很小，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保可靠性和準確度。

　　我們知道在BMS類芯片里，長久以來都是歐美企業占據上風，計量芯片市場格局里也大致如此，在動力電池領域芯片國產廠商仍在初步布局階段，但在消費電子領域國產化替代發展得非常快。

　　歐美主要廠商BMS計量芯片

　　ADI：20位ADC計量的車規級芯片

　　ADI的計量芯片采用無縫的獨特檢測技術，具有出色的精度，不考慮Maxim的產品序列一共有15個料號，其中有1個車規級。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，使器件數量最少并進一步提高精度。

　　(車規級計量芯片LTC2949，ADI)

　　車規級應用上計量芯片，高壓、高精度、低功耗特性缺一不可。在車規級BMS計量芯片上ADI的LTC2949能夠做到<1μV 失調電壓的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位的預發布料號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，以新發布的料號BQ27Z746為例，使用具有連續采樣功能的積分轉換器進行測量，針對庫侖計數進行了優化，具有優于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技術能夠對電池放電曲線進行準確建模。在非車規應用上的計量芯片TI對于功耗把控得同樣很嚴格，BQ27Z746在關斷模式下有著 <0.2μA超低功耗。

　　(BQ系列，TI)

　　在車規級應用上，BQ34210-Q1的電流和電壓精度位0.3%，同樣極為精準。電量監測功能使用電壓、電流和溫度數據以及補償放電結束電壓(CEDV)技術來提供荷電狀態和運行狀況數據以預測電池情況，同時還能自動調整老化、溫度和速率對電池的影響。

　　動力電池和儲能電池領域所用電池組通常為多串電池組，由多顆電芯串并聯組成，遠多于消費電池等其他領域，技術門檻更高，被這些龍頭壟斷。而在消費類市場上，尤其是手機市場上，國產廠商已逐漸完成國產替代，那么我們來看一看國產廠商的BMS計量芯片實力。

　　國產廠商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應用在眾多電子產品中，因產品極低的功耗、超小尺寸的封裝和精準的電量計量而廣受好評。

　　(CW2217,賽微微電子)

　　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位模數轉換器，剩下3個料號均采用14位模數轉換器進行溫度和電壓檢測，16位模數轉換器進行電流檢測，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，減少系統發熱，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，片內集成了單相電能計量、日歷時鐘、溫度傳感器、LCD驅動器和增強型8051核等功能。作為中穎電子自行組織研發多年累計的成果，旗下的計量芯片在國內市場也是相當優秀。

　　矽力杰：車規級計量芯片

　　(SA59202DAA，矽力杰)

　　矽力杰獲得AEC-Q100認證的車規級應用多節電池計量芯片SA59202DAA采用12位ADC測量電壓和電流，用高精度庫侖計數器測量電池累積充電和放電。電流ADC擁有±64mV感應電壓范圍和低值的外部電流檢測電阻，能實現1%的電壓，電流和充電精度。

　　上海貝嶺(銳能微)

　　銳能微主營業務為智能電表計量芯片的研發，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%。

　　芯海科技

　　芯海科技的CSE77xx系列有2個料號，其中的CSE7761電能計量芯片，內部集成了3路sigma-delta ADC，提供高速的電壓、電流的波形數據和電壓有效值、電流有效值、有功功率和視在功率的瞬時數據，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%。

　　(芯海科技)

　　還有一些國產廠商也在布局計量芯片，這里不一一列舉。總的來看在車規級應用上的計量芯片國內不多，在其他領域的應用上性能還想相當具有競爭力的。

　　BMS計量芯片性能對比

　　寫在最后

　　在非汽車應用上，國產廠商已經取得了突破，隨著國內企業在BMS技術領域持之以恒的研發投入和應用實踐，非車規級應用上的產品性能已經不遜色于歐美大廠，逐漸完成國產替代。對于技術門檻更高的動力電源BMS芯片，國內仍有待發展。

　　在全球主流BMS計量芯片供應商的相關產品陷入缺貨漲價狀態后，市場缺口不小，而國內市場對BMS類芯片，尤其是汽車BMS類芯片的需求還在持續增長。市場強勁的需求對于國產計量芯片既是機會也是挑戰。