Qorvo是一家美國(guó)跨國(guó)公司，專注于無(wú)線、有線和電力市場(chǎng)產(chǎn)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(dá)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(lái)納州格林斯伯勒（RFMD 的所在地），[5]但在 2016 年中期，該公司開(kāi)始提及其北卡羅來(lái)納州站點(diǎn)作為其獨(dú)家總部。

隨著移動(dòng)出行、工具和工業(yè)設(shè)備電氣化趨勢(shì)的持續(xù)發(fā)展，鋰電池系統(tǒng)越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向更高容量和更高電壓水平。雖然電池單元數(shù)量和電壓水平的增加對(duì)于增強(qiáng)移動(dòng)性和生產(chǎn)效率非常有利，但意味著電池管理系統(tǒng) (BMS) 技術(shù)需要不斷發(fā)展才能適應(yīng)這一趨勢(shì)。考慮到最新電氣化裝置和設(shè)備的復(fù)雜性、成本增加和安全性要求，BMS 還必須具有更強(qiáng)的功能和特性，以增強(qiáng)通信功能、電量計(jì)量、電池平衡、定時(shí)和適應(yīng)各種鋰電池化學(xué)成分。

鋰電池技術(shù)入門(mén)

鋰電池是儲(chǔ)存在化學(xué)物質(zhì)中的能量?jī)?chǔ)存裝置，這些化學(xué)物質(zhì)被捕獲在具有正極（陰極）和負(fù)極（陽(yáng)極）的電池單元中。鋰離子電池基于具有層狀晶體結(jié)構(gòu)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(yáng)極遷移到陰極，從而誘導(dǎo)電子從陰極向陽(yáng)極反向移動(dòng)。這允許電池端子和電力負(fù)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(shù)量。當(dāng)電壓水平開(kāi)始下降時(shí)，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(yīng)電壓導(dǎo)致鋰離子逆轉(zhuǎn)其在電解質(zhì)中的遷移并重新嵌入負(fù)極內(nèi)。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(jiàn)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(fù)極通常是石墨。然而，正在不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和努力，以開(kāi)發(fā)使用各種陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)材料和技術(shù)的更高性能的電池。

鑒于鋰電池的高反應(yīng)性，有必要在充電和放電過(guò)程中監(jiān)測(cè)電池的溫度、電流和電壓特性。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)碾姵乇O(jiān)測(cè)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(dá)到熱失控狀態(tài)。這種失控可能會(huì)對(duì)電池電極或外殼造成損壞，可能導(dǎo)致不受控制的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電池起火甚至爆炸。

許多鋰電池系統(tǒng)由多個(gè)鋰電池單元串聯(lián)組成，以達(dá)到更高的電壓水平，并聯(lián)起來(lái)以實(shí)現(xiàn)更高的電流輸出水平。考慮到制造公差、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(huì)導(dǎo)致多種可能的性能下降或電池?fù)p壞情況。例如，如果一個(gè)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(dāng)負(fù)載。這會(huì)導(dǎo)致電池消耗電流下降，而其他電池的電壓可能會(huì)降低到安全閾值以下。

這些差異就是為什么電池平衡技術(shù)對(duì)于具有多個(gè)電池的鋰電池至關(guān)重要。集成電池監(jiān)測(cè)、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(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的更加廣泛，BMS 技術(shù)也不斷進(jìn)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(shù)的電池管理系統(tǒng) (BMS) 的高級(jí)圖。（來(lái)源：Qorvo）

新型鋰電池系統(tǒng)的趨勢(shì)

對(duì)于許多電動(dòng)園林工具、建筑工具、移動(dòng)出行和工業(yè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，汽油和有線電力系統(tǒng)在市場(chǎng)上占據(jù)了一個(gè)多世紀(jì)的主導(dǎo)地位。然而，鋰電池技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致電池供電工具的超越，適用于從移動(dòng)、設(shè)備到日常必需品的各種領(lǐng)域。例如，電池電動(dòng)割草機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、鏈鋸、SDS 鉆機(jī)、踏板車、電動(dòng)自行車、摩托車/輕便摩托車、混凝土鋸和便攜式焊機(jī)。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(huì)變得流行。

電池供電工具和移動(dòng)系統(tǒng)的成功自然會(huì)帶來(lái)更高的性能，這就需要提高為這些設(shè)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(shù)的電池電壓水平限制，增加串聯(lián)電池?cái)?shù)量是達(dá)到更高電壓水平的唯一方法。從鋰電池中汲取過(guò)多電流或向鋰電池中注入過(guò)多電流可能會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞和災(zāi)難性故障。增加電流輸出/輸入能力將增加并聯(lián)的鋰電池?cái)?shù)量。因此，提高鋰電池系統(tǒng)的整體容量可能需要更多數(shù)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(kāi)發(fā)旨在提高各種應(yīng)用（從電動(dòng)汽車 (EV) 和備用發(fā)電機(jī)到自主移動(dòng)機(jī)器人）的電池電力系統(tǒng)的性能，BMS 技術(shù)也必須不斷進(jìn)步，以適應(yīng)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(shù)（圖 2），是簡(jiǎn)單 BMS 的自然演變，僅監(jiān)控電池并在溫度或電壓水平達(dá)到不可接受的情況時(shí)關(guān)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(jiàn)的鋰電池技術(shù)。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(cè)、充電/放電 FET 驅(qū)動(dòng)電路以及保護(hù)熔斷器。此外，這些SMART BMS還內(nèi)置了UART/SPI、I2C/SMBus，甚至在某些單元上還內(nèi)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(lái)源：Qorvo）

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

這些評(píng)估套件是用于評(píng)估新型智能 BMS 設(shè)備的完整硬件解決方案，并且還可以通過(guò)訪問(wèn)所有設(shè)備信號(hào)以及為 MCU 和內(nèi)部外設(shè)供電所需的所有電路來(lái)實(shí)現(xiàn)解決方案開(kāi)發(fā)（圖 3）。

圖 3：Qorvo PAC22140EVK1 評(píng)估套件用于開(kāi)發(fā)適用于 10S 鋰電池組的智能 BMS。（來(lái)源：Qorvo）

鋰電池電力系統(tǒng)的普及和實(shí)用性的增長(zhǎng)突破了電壓、容量和電流能力的界限。隨著串聯(lián)電池?cái)?shù)量的增加和用戶性能期望的提高，這些新型電池電動(dòng)系統(tǒng)必須利用最新的智能 BMS 技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾砗碗姵仄胶狻orvo 的全新智能 BMS 技術(shù)有助于開(kāi)發(fā)新的 BMS 解決方案，通過(guò)更高效的電池平衡、監(jiān)控和保護(hù)功能增強(qiáng)現(xiàn)有的鋰電池技術(shù)。