BMIC种类及功能介绍

BMS 芯片分为通用和专用两种类型。

1. 电池保护芯片（Protector）

电池保护芯片负责监测电芯的充放电情况，保障不会因为外部的滥用或者故障而对 电池产生损伤。通常来说，电池保护芯片需要监测的异常情况包括过压（OV）、 过流（OV）、放电过流（OCD）、充电过流（OCC）、过热（OT）等。当检测 到出现异常情况时，电池安全芯片可以及时切断电路，保障电池系统的安全。目前 部分 BMIC 芯片（充电芯片、电量计等）会集成保护功能，但为了实现更加全面的 保护，专用电池保护芯片仍然是部分应用中不可缺少的组件。 从结构上来看，电池保护芯片主要由采样电路、放大电路、逻辑电路组成。相比监 测、电量计等芯片，由于电池保护芯片的测量参数仅用于与阈值进行比较，采样精 度要求相对较低，逻辑电路部分也以比较器为主，结构相对简单。

2. 充电芯片（Charger）

充电芯片需要实现的功能有： 1）电源路径管理（PPM）：对电源路径进行控制，使得外部电源的开断不影响系 统正常工作； 2）充放电控制：对电池的充放电进行恰当的控制和管理，典型的电池充电过程通 常分为涓流阶段、恒流阶段和恒压阶段，各个阶段间的切换控制需要由充电管理芯 片完成。 受限于芯片的成本、体积和散热要求，充电芯片一般仅用于小功率用电器的充电， 对于大功率应用场景（如电动汽车），一般采用由分立器件搭建的专用大功率充电 电路。根据电路拓扑的不同，电池充电芯片又可以分为线性、开关和电荷泵等类型。 其中线性电池充电芯片通常应用于小功率充电场合，开关充电芯片应用最为广泛， 可支持数十至上百 W 的充电应用；而电荷泵充电芯片主要用于快充场合，在恒流 充电阶段可以有效提升充电效率。

3. 电量计量芯片（Gauge）

电量计量芯片的作用是通过对电池外部特性（如电压、电流、温度等）的测量， 采用特定算法对电池的 SOC/SOH 等参数进行估计，并将结果反馈给控制器芯 片。 电池电量计量芯片的核心能力在于高精度采样电路的设计和 SOX 算法。要实 现高精度的 SOX 估计，高精度的电压电流采样必不可少。SOX 算法种类多样， 海外龙头大多有自己独特的、受到专利保护的算法。例如 TI 的阻抗追踪法可以 记住电池特性随时间的变化情况，结合电池组具体的化学属性可以准确地知道 电池的充电状态，从而延长电池组使用寿命。除此之外，常用的 SOC 估计算 法还有修正放电终止电压法、动态电压修正法等。

4. 电池监测与均衡器（Monitor/AFE 和 Balancer）

电池监测器的主要功能是对电池参数进行高精度监测，并通过通讯接口将相关 数据发送给主控制器。与电量监测芯片不同的是，电池监测芯片仅具有参数监 测功能，一般用在高串数串联的场合（~10 串到上百串）。通常，需要由多个监 测芯片级联以形成完整的监测系统。

在高串数系统中，为了保障电芯电压、电量的均衡，需要采取电量均衡措施。 目前电量均衡有两种常见的方案：主动均衡和被动均衡。主动均衡方案使用开 关管和隔离变压器等器件在电芯之间构建能量变换电路，从而实现能量在电芯 之间的流动；被动均衡方案则采用无源元件，将电量较多的电芯上多余的能量 通过电阻耗散成为热能。被动均衡方案所需外部元器件较少，在成本和可靠性 方面具有优势，但会增加系统损耗；主动均衡方案所需外部元器件较多，成本 较高，但有助于降低损耗、提升系统可用容量。无源均衡方案一般集成在电池 监测芯片中。

5. 电池认证芯片（Authentication）

电池认证芯片早期主要用在可拆卸电池设备中。为了避免不匹配的电池对设备 或用户造成伤害，一般选择在电池 Pack 中集成一颗电池认证 IC，并在电池连 接至系统时进行认证，只有验证通过的电池才能为系统供电。此外，尽管目前 手机电池大多不可拆卸，为了避免用户自行替换电池带来的潜在风险，厂商一 般也会选择在设备内置电池中配置一颗认证芯片。

将以上保护、充电、电量计、监测、均衡、认证六类芯片（全部或部分）及其外围 电路集成在一块或几块 PCB 上，并互相连接构成完整的信号通路，即构成了电池 管理系统。根据欣旺达招股书数据，电池模组成本中 IC 占比约为 5.38%。