Qorvo是一家美國跨國公司，專注于無線、有線和電力市場產品。該公司由TriQuint Semiconductor和RF Micro Devices合并而成，于 2014 年宣布合并，并于 2015 年 1 月 1 日完成。該公司在納斯達克上市，股票代碼為QRVO。該公司的總部最初位于俄勒岡州希爾斯伯勒（TriQuint 的所在地）和北卡羅來納州格林斯伯勒（RFMD 的所在地），[5]但在 2016 年中期，該公司開始提及其北卡羅來納州站點作為其獨家總部。

隨著移動出行、工具和工業(yè)設備電氣化趨勢的持續(xù)發(fā)展，鋰電池系統(tǒng)越來越多地轉向更高容量和更高電壓水平。雖然電池單元數量和電壓水平的增加對于增強移動性和生產效率非常有利，但意味著電池管理系統(tǒng) (BMS) 技術需要不斷發(fā)展才能適應這一趨勢?？紤]到最新電氣化裝置和設備的復雜性、成本增加和安全性要求，BMS 還必須具有更強的功能和特性，以增強通信功能、電量計量、電池平衡、定時和適應各種鋰電池化學成分。

鋰電池技術入門

鋰電池是儲存在化學物質中的能量儲存裝置，這些化學物質被捕獲在具有正極（陰極）和負極（陽極）的電池單元中。鋰離子電池基于具有層狀晶體結構的材料，其中鋰離子可以在層之間遷移，稱為插層化合物。鋰離子電池的放電循環(huán)中，鋰離子從陽極遷移到陰極，從而誘導電子從陰極向陽極反向移動。這允許電池端子和電力負載的能量傳輸。鋰電池端子處的電壓水平和電流輸出取決于遷移的鋰離子的數量。當電壓水平開始下降時，電流減少，

鋰電池的充電周期以相反的方式工作，其中在鋰電池的端子處感應電壓導致鋰離子逆轉其在電解質中的遷移并重新嵌入負極內。現(xiàn)代鋰電池的陰極可由多種不同的插層化合物制成，最常見的是鋰離子 (li-ion)、鋰離子聚合物 (LiPo) 和磷酸鐵鋰 (LiFePO4)。鋰電池的負極通常是石墨。然而，正在不斷進行實驗和努力，以開發(fā)使用各種陽極、陰極和電解質材料和技術的更高性能的電池。

鑒于鋰電池的高反應性，有必要在充電和放電過程中監(jiān)測電池的溫度、電流和電壓特性。如果沒有適當的電池監(jiān)測和控制，鋰電池即使是由“更安全”或更穩(wěn)定的鋰化合物制成，也可能達到熱失控狀態(tài)。這種失控可能會對電池電極或外殼造成損壞，可能導致不受控制的化學反應，導致電池起火甚至爆炸。

許多鋰電池系統(tǒng)由多個鋰電池單元串聯(lián)組成，以達到更高的電壓水平，并聯(lián)起來以實現(xiàn)更高的電流輸出水平?？紤]到制造公差、鋰電池老化不一致以及許多其他因素，電池電壓和電流特性之間的差異可能會導致多種可能的性能下降或電池損壞情況。例如，如果一個電池單元與其他鋰電池單元串聯(lián)或并聯(lián)并且不符合規(guī)格，則該電池單元可能充當負載。這會導致電池消耗電流下降，而其他電池的電壓可能會降低到安全閾值以下。

這些差異就是為什么電池平衡技術對于具有多個電池的鋰電池至關重要。集成電池監(jiān)測、控制和電池平衡的系統(tǒng)通常稱為電池管理系統(tǒng) (BMS)。隨著鋰電池技術的進步和應用的更加廣泛，BMS 技術也不斷進步，以確保鋰電池系統(tǒng)更高的安全性、性能和壽命（圖1）。

圖 1：鋰電池技術的電池管理系統(tǒng) (BMS) 的高級圖。（來源：Qorvo）

新型鋰電池系統(tǒng)的趨勢

對于許多電動園林工具、建筑工具、移動出行和工業(yè)設備來說，汽油和有線電力系統(tǒng)在市場上占據了一個多世紀的主導地位。然而，鋰電池技術的發(fā)展已經導致電池供電工具的超越，適用于從移動、設備到日常必需品的各種領域。例如，電池電動割草機、鼓風機、鏈鋸、SDS 鉆機、踏板車、電動自行車、摩托車/輕便摩托車、混凝土鋸和便攜式焊機。這些電池電力系統(tǒng)通常采用 20V、40V、60V 和 80V 電壓，更高電壓水平可能會變得流行。

電池供電工具和移動系統(tǒng)的成功自然會帶來更高的性能，這就需要提高為這些設備供電的鋰電池系統(tǒng)的電壓水平、容量和電流能力。由于鋰技術的電池電壓水平限制，增加串聯(lián)電池數量是達到更高電壓水平的唯一方法。從鋰電池中汲取過多電流或向鋰電池中注入過多電流可能會導致電池損壞和災難性故障。增加電流輸出/輸入能力將增加并聯(lián)的鋰電池數量。因此，提高鋰電池系統(tǒng)的整體容量可能需要更多數量的并聯(lián)串聯(lián)電池或更高容量的鋰電池單元。

智能 BMS 迎接現(xiàn)代鋰電池系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

鑒于鋰電池系統(tǒng)的開發(fā)旨在提高各種應用（從電動汽車 (EV) 和備用發(fā)電機到自主移動機器人）的電池電力系統(tǒng)的性能，BMS 技術也必須不斷進步，以適應這些新的更高電壓水平、容量、和電流輸入/輸出電池系統(tǒng)。

Qorvo 的智能 BMS (PAC22140/PAC25140) 具有集成微控制器單元 (MCU) 和電池平衡技術（圖 2），是簡單 BMS 的自然演變，僅監(jiān)控電池并在溫度或電壓水平達到不可接受的情況時關閉充電閾值。這些新型 BMS 芯片可以監(jiān)控 10 串 (10S) 至 20S 鋰離子、鋰聚合物和 LiFePO4 電池組，包括最常見的鋰電池技術。Qorvo 的新型 BMS包括閃存可編程 MCU (Arm?Cortex?-M0) 具有電源管理、電流/電壓/溫度檢測、充電/放電 FET 驅動電路以及保護熔斷器。此外，這些SMART BMS還內置了UART/SPI、I2C/SMBus，甚至在某些單元上還內置了CAN通信。

圖 2：具有集成微控制器單元 (MCU) 和電池平衡功能的 Qorvo Smart BMS 的功能集。（來源：Qorvo）

由于評估新的 BMS 芯片并熟悉其編程和控制方面至關重要，因此 Qorvo為這些芯片提供了評估套件（PAC22140EVK1和 PAC225140EVK1）。

這些評估套件是用于評估新型智能 BMS 設備的完整硬件解決方案，并且還可以通過訪問所有設備信號以及為 MCU 和內部外設供電所需的所有電路來實現(xiàn)解決方案開發(fā)（圖 3）。

圖 3：Qorvo PAC22140EVK1 評估套件用于開發(fā)適用于 10S 鋰電池組的智能 BMS。（來源：Qorvo）

鋰電池電力系統(tǒng)的普及和實用性的增長突破了電壓、容量和電流能力的界限。隨著串聯(lián)電池數量的增加和用戶性能期望的提高，這些新型電池電動系統(tǒng)必須利用最新的智能 BMS 技術進行適當的管理和電池平衡。Qorvo 的全新智能 BMS 技術有助于開發(fā)新的 BMS 解決方案，通過更高效的電池平衡、監(jiān)控和保護功能增強現(xiàn)有的鋰電池技術。