为什么锂电池需要BMS？这家国产芯片大厂专精于此，保护电池安全
前言
BMS是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的第一个字母简称组合，称之为电池管理系统。BMS主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。BMS电池管理系统单元包括BMS电池管理系统、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、用于为电气设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模组。
BMS主要通过检测动力电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力锂电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。
典型锂电池管理系统拓扑图结构主要分为主控模块和从控模块两大块。具体来说，由中央处理单元（主控模块）、数据采集模块、数据检测模块、显示单元模块、控制部件（熔断装置、继电器）等构成。一般通过采用内部CAN总线技术实现模块之间的数据信息通讯。
基于各个模块的功能，BMS能实时检测动力锂电池的电压、电流、温度等参数，实现对动力电池进行热管理、均衡管理、高压及绝缘检测等，并且能够计算动力电池剩余容量、充放电功率以及SOC&SOH状态。
为什么锂电池需要BMS管理系统?
锂电池存在安全性差，时有发生爆炸等缺陷。几乎所有种类的锂电池过度充电或过度放电都会引起电芯不可逆转的损伤。锂电池对温度也极为敏感：如果在温度过高的状况下使用，可能引起电解液分解、燃烧甚至爆炸；温度过低将导致锂电池的各项性能明显恶化，影响设备的正常使用。
由于锂电池制作工艺的限制，每个电池单元的内阻、容量等均会存在差异。当多个电池单元串联使用时，会引起各个电芯的充放电速率不一致，这导致了电池容量的利用率低下。鉴于此，锂电池在实际使用过程中通常需要专门的保护系统来监控电池的健康状态，从而管理锂电池的使用过程。
锂电池管理系统能有效的对锂电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个动力电池组的工作效率和使用寿命。锂电池由于其工作电压高、体积小、质量轻、能量密度大、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等众多优点而被广泛使用在各种精密设备上。
创芯微磷酸铁锂BMS锂电保护芯片
充电头网整理了九款创芯微BMS锂电保护芯片，这些芯片代表了创芯微在电池管理技术领域的最新成果，每一款都拥有独特的功能和特性，旨在提高锂电池的安全性、效率和寿命。
这些芯片不仅展示了创芯微在锂电保护技术上的创新和专业实力，同时也为广大电池使用者和制造商提供了更多的选择和解决方案。
创芯微CM1003-Z
创芯微CM1003-Z，是一颗单节可充电锂电池保护芯片，芯片内置高精度电压检测电路和延迟电路，通过检测电池的电压，电流，实现对电池的过充电、过放电和过电流保护，具备25mV过充电检测精度。
创芯微CM1003-Z的正常工作电流为1.5uA，过放电时电流为0.5μA，过充电保护电压为4.275V，具备25mV精度，过放电保护电压为2.5V，精度为50mV，放电过流保护电压为0.15V，短路保护电压为0.5V，充电过流保护电压为-0.15V，采用SOT23-6封装。
创芯微CM1003-SBD
创芯微CM1003-SBD，是一颗单节锂电池保护芯片，支持高压锂电池应用。
创芯微CM1003-SBD的正常工作电流为1.5uA，过充电保护电压为4.475V，具备20mV精度，过放电保护电压为2.76V，精度为50mV，放电过流保护电压为0.15V，短路保护电压为0.5V，采用SOT23-6封装。
创芯微CM1004-BLD
创芯微CM1004-BLD，是一颗外接检流电阻的单节电池保护芯片。
创芯微CM1004-BLD具有高精度电压检测功能，过充电保护电压为4.57V，精度为20mV。过放电保护电压为2.08V，精度为50mV。内置高精度取样电阻检流电路，可消除传统保护芯片使用电池保护MOS内阻检测的误差。芯片采用DFN1.9*1.6-6L封装，外围器件数量少，有效节省空间占用。
创芯微CM1004-BKD
创芯微CM1004-BKD同样具有高精度电压检测功能，过充电保护电压为4.53V，精度为20mV。过放电保护电压为2.35V，精度为50mV。内置高精度取样电阻检流电路，可消除传统保护芯片使用电池保护MOS内阻检测的误差。
芯片采用DFN1.9*1.6-6L封装，外围器件数量少，有效节省空间占用。保护芯片具备独立的放电过流和负载短路保护，同时支持充电过流保护，通过高精度电压检测电路，检测取样电阻上的压降，计算出电池的实际电流。可根据电池的放电电流，计算适合的取样电阻，为电池提供高精度的过流保护功能。
保护芯片采用独立的电阻检测电流，能够避免传统保护电路中检测MOS管压降带来的误差，在不同温度下提供一致的过流检测及保护功能，避免高温下MOS管内阻变大造成误保护。
创芯微CM1020系列
创芯微CM1020系列是一颗用于2串锂电池的保护芯片，芯片内置高精度电压检测电路和电流检测电路，支持电池过充电，过放电，充电过电流，放电过电流和短路保护功能，具备25mV过充电检测精度，采用SOT23-6封装。
创芯微CM1020系列具有充电器检测及负载检测功能，正常工作电流为5uA，过放电时电流为3μA，过充电保护电压为3.5V~4.4V，具备25mV精度，过放电保护电压为2V~2.9V，精度为80mV。
创芯微CM1250系列
创芯微CM1250ACA是一颗应用于3至5串4.2V锂电池的过压保护芯片，内置高精度电压检测电路和延迟电路，用于可充电电池组二级保护，通过检测单节电池的电压，实现过充电保护。
创芯微CM1250系列二级保护芯片可对锂电池组进行高精度的过充保护。CM1250可检测电池组中每一节电池的电压，从而提供整组电池的过充保护。
CM1250系列电池保护芯片支持25mV高精度过电压检测，保护延时时间可选，并支持电池单体断线保护功能，具备CMOS输出，N沟或P沟开漏多种保护状态输出方式，具有高耐压和低工作电流，提升可靠性并延长电池组存放时间。
CM1250检测电池组中每一节电池电压，在任意一节电池的电压超过过充电保护电压并超过过充检测延迟时间后，即输出过充电状态信号。同时单节电池出现连线断线时，也会触发过充电状态保护信号输出。CM1250满足笔记本电池，锂电电动工具，扫地机器人以及UPS电源应用。
创芯微CM1051
CM1051系列是一款专用于5串锂离子/磷酸铁锂电池的保护芯片，内置有高精度电压检测电路和电流检测电路。
CM1051系列通过检测各节电池的电压、充放电电流及温度等信息，实现电池过充电、过放电、断线、低压禁充、放电过电流、短路、充电过电流和过温保护等功能，放电过流保护延时外置电容可调，其他保护延时内置。
创芯微CM1051具备25mV过充检测精度，支持三段放电过电流保护和充电过流保护功能，具备高温充放电保护和低温充电保护功能，支持电池断线保护和NTC电阻断线保护功能，确保电池安全使用。
创芯微CM1351
创芯微CM1351系列是一款专用于5串锂离子/磷酸铁锂电池的保护芯片，内置有高精度电压检测电路和电流检测电路。
创芯微CM1351系列通过检测各节电池的电压、充放电电流及温度等信息，实现电池过充电、过放电、均衡、断线、低压禁充、放电过电流、短路、充电过电流和过温保护等功能，放电过流保护延时外置电容可调，其他保护延时内置，芯片内置电池均衡功能。
创芯微CM1351具有15mV电池过充保护精度，支持三段放电过流保护，支持充电过流保护功能，支持电池单体接线断线保护和NTC热敏电阻断线保护功能，能够为多串锂电池组提供完善的保护功能。
创芯微CM1361
创芯微型号CM1361，是一颗支持6串电池组应用的电池保护芯片，支持电池均衡功能。
CM1361芯片内置高精度电压检测电路和电流检测电路，可检测串联电池组中各节电池的电压，电流和温度，进行电池过充电，过放电，充电过流，放电过流，过热以及电池组断线等保护功能。
创芯微CM1361具有15mV过压检测精度，通过外接取样电阻可实现高精度的电池电流检测功能，支持三段放电过流保护和充电过流保护。均衡功能的加入，使电池组中每节电池都能完整充电，充分发挥电池性能。芯片支持外接热敏电阻进行电池组温度保护，支持功能定制，满足多串锂电池组的保护功能。
展会预告
深圳市创芯微微电子股份有限公司参加充电头网主办的2024（春季）亚洲充电展，展位号位于B区B53，3月20-22日欢迎莅临展会现场交流、洽谈。
充电头网总结
BMS是一套用于智能化管理和维护电池单元的系统，主要功能是防止电池过充电和过放电，监控电池状态，以延长电池寿命。BMS系统包括多个组件，如控制模块、显示模块、无线通信模块等，通过内部CAN总线技术进行数据通讯。
创芯微推出的几款BMS锂电保护芯片具备高精度的电压和电流监测功能，能够实现对电池的过充、过放和过电流等多重保护。这些芯片还支持能量均衡管理，有效提升电池组的整体性能和寿命。并具有以低能耗设计和紧凑型封装等特点，这些芯片适用于多种锂电池类型，能够满足从笔记本电池到电动工具等多样化的应用需求。
为什么现在锂电池中都开始采用AFE芯片进行电池管理？原因在这里
前言
新能源技术在快速发展，而电池作为能量存储和转换的关键组件，在电动汽车（EV）、移动设备、储能系统等多个领域发挥着至关重要的作用。目前最广泛使用的电池就是锂电池，因其高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优点，成为目前最主流的电池。
针对电池带来的安全隐患，通常采用电池管理系统（BMS）对电池以及电池组进行监测和保护。它通过精确控制电池的充放电过程，实时监测电池的电压、电流、温度等关键参数，以及估算电池的荷电状态和健康状态，同时采取相应的保护措施，如切断电池供电或发出警报。这些保护措施可以有效降低电池组的故障风险，并确保电池组的安全运行。
目前锂电池管理系统BMS开始普遍使用AFE（模拟前端）+MCU来实现更先进管理系统，AFE负责将电池的电压、电流和温度等模拟信号转换为数字信号，供微控制器或处理器进行进一步处理。AFE还可通过集成多种功能，提供对电池组的监测、优化和保护，适配更多场景的应用，并确保电池组的安全运行和最大化使用寿命。
AFE芯片
具体型号配置信息如上表所示，接下来通过其中几款芯片型号来介绍该系列芯片的优势。
以下排名不分先后，按企业英文首字母顺序排序。
INJOINIC英集芯
英集芯IP3281
IP3281 是一款低功耗电池组保护器，用于10~16 节串联锂离子/聚合物可充电电池的初级保护的解决方案。该产品集成了聚合物可充电电池安全运行所需的一整套的电压、电流和温度所有检测和保护。保护阈值和延时均为出厂编程设定，有多种配置可供选用，采用TSSOP30封装。
JoulWatt杰华特
杰华特JW33708
JW33708是一款多电池堆的监测和保护芯片，芯片耐压60V，支持4-8串电池应用，可为每个电池提供被动均衡功能，支持最多3个连续电池同时放电。JW33708可用于电池电压和温度感知的14位ADC，电压精度达10mV，以及用于充放电电流感知的16位ADC，电流精度达75μV。
多个JW33708可以串联使用，可通过SPI接口与外部控制单元通信，集成了预充电和预放电驱动器，支持睡眠模式，电流较小时可实现高效率低功耗，采用NMOS驱动，并具有多种保护机制，采用TSSOP38封装。
杰华特JW3370
JW3370是一款多电池堆的监测和保护芯片，芯片耐压60V，支持4-10串电池应用，可为每个电池提供被动均衡功能，支持最多3个连续电池同时放电。JW3370可用于电池电压和温度感知的14位ADC，电压精度达10mV，以及用于充放电电流感知的16位ADC，电流精度达75μV。
多个JW3370可以串联使用，可通过SPI接口与外部控制单元通信，集成了预充电和预放电驱动器，支持睡眠模式，电流较小时可实现高效率低功耗，采用NMOS驱动，并具有多种保护机制，采用TSSOP38封装。
杰华特JW3323A
JW3323A是一款高度集成、低成本的保护和监控芯片，适用于6-13串联电池应用，集成了12位ADC，用于高精度电压检测，电压精度达15mV。并集成了保护和延迟电路，用于故障事件包括过充、过放、短路、断路、过温等。
外部控制单元通过I2C接口与JW3323A通信，方便用户监测每个串联电池组的状态，特别是锂离子可充电电池组。JW3323A还提供包括断线检测、奇偶动态平衡、引脚故障检测、内部过温保护和充电许可等保护机制，以增强系统安全性。
为了提升易用性，JW3323A支持电子锁功能以独立控制放电，提供GPS引脚以启用GPS应用，还提供警报引脚用于电池故障警报以及DOCT引脚用于释放部分电池故障，采用30-Pin TSSOP封装。
PENG SHEN TECH鹏申科技
鹏申PB7200
PB7200是鹏申科技AFE芯片产品PB7系中的一员，支持5-20串电芯应用，工作电压范围在12至95V，单节电芯单元电压测量范围为0-5V，可用于执行电池组的测量、保护和均衡功能，适用于大多数锂、钠电池。
该芯片还内置VADC模块用于电压、温度和电流测量；内置CADC模块用于采集电流，用于库仑计方式的高精度SOC计量，同时提供4个充放电MOS控制引脚。
BMU单板内部的AFE模块通过电容隔离的菊花链级联方式实现，而单板之间则通过变压器隔离的菊花链级联，有效保证了信号传输的稳定性和系统的抗干扰能力。系统设计允许最大配置为1个基础单元加上31个扩展单元。Stack1通过线束连接到控制板上的AFE0(Base)，AFE0与MCU之间通过串口通信进行数据交换，有效简化了布线并提高了系统可靠性。此外，系统还配备了用于驱动光耦的ACT_CTR，用于控制各Stack AFE的ACT引脚，以实现shutdown模式的进入或AFE的硬复位，为系统维护和故障恢复提供了重要保障。
PB7200的功耗极低，同时鹏申科技AFE产品具备高效的自动调度功能，能够实现定时测量和实时保护，通过中断通知MCU，有效节省资源和降低功耗，同时在低功耗模式下保持关键保护功能，并能自动检测并响应电流变化和充电器插入，实现深度节能状态。
充电头网也拿到了这款芯片的方案demo，以上为实物展示。
PB7200采用LQFP80封装，可广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动工具、通信、家庭和风光储能等 5~20 串锂电芯 BMS 系统中。
鹏申PB7170
PB7170同样是鹏申科技AFE芯片产品PB7系中的一员，支持5至17串电芯应用，工作电压范围在12至88V，单节电芯单元电压测量范围为0-5V，可用于执行电池组的测量、保护和均衡功能，适用于大多数锂电池。
该芯片配备VADC模块，专门用于精确测量电压、温度和电流；同时，CADC模块能够进行高精度的电流采集，适用于库仑计方式的SOC计量。此外，该芯片还提供3个充放电MOS控制引脚，支持高达100mA的单通道均衡电流，并能实现多单元均衡的同时启动，满足多种智能均衡策略的需求。
PB7170的功耗极低，提供多种低功耗睡眠模式，可根据不同使用场景采用不同的模式，并能自动检测并响应电流变化和充电器插入，在睡眠模式下也能保持极快的唤醒速度并保持极低的功耗，实现深度节能状态。
同时鹏申科技AFE产品具备高效的自动调度功能，能够实现定时测量和实时保护，通过中断通知MCU，有效节省资源和降低功耗。
充电头网同样也拿到了这款芯片的方案demo，以上为实物展示。
PB7170采用LQFP64封装，可广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动工具、通信、家庭和风光储能等 5~17 串锂电芯 BMS 系统中。
鹏申PB5100
PB5100是鹏申科技AFE芯片产品PB5系中的一员，支持4-10串电芯应用，工作电压范围在6至55V，单节电芯单元电压测量范围为0-5V，可用于执行电池组的测量、保护和均衡功能，适用于大多数锂/钠电池。
该芯片配备VADC模块，专门用于精确测量电压、温度和电流；同时，CADC模块能够进行高精度的电流采集，适用于库仑计方式的SOC计量。此外，该芯片还提供4个充放电MOS控制引脚，支持多单元均衡的同时启动，满足多种智能均衡策略的需求。
与PB7系不同，PB5100采用QFN32(QFP32)封装，可广泛应用于电动工具、便携储能、家用电器的供电系统之中。
充电头网总结
在新能源技术迅猛发展的今天，电池作为能量转换和存储的核心部件，其重要性不言而喻。锂电池因具有优越的性能，已经成为电动汽车、移动设备、储能系统等领域的首选。而随着锂电池应用的广泛，其安全性问题也日益凸显。电池管理系统（BMS）作为确保电池安全运行的关键技术，其发展对于提升电池性能和保障用户安全至关重要。
本文详细介绍了包括鹏申科技、英集芯、杰华特等公司的AFE芯片产品，这些产品以高精度的监测、优化和保护功能，为电池组的安全运行和最大化使用寿命提供了有力保障。通过这些AFE芯片，可以看到电池管理系统正朝着更智能、更高效、更安全的方向发展。
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