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储能系统的“神经中枢”,多通道电池监控芯片的技术跃迁与市场博弈

Simon观察 来源:电子发烧友网 作者:黄山明 2025-06-09 07:36 次阅读
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电子发烧友网报道(文/黄山明)在全球能源结构转型的浪潮下,储能系统作为平衡可再生能源波动性的关键基础设施,正迎来爆发式增长。多通道电池监控芯片作为储能系统的“神经中枢”,其性能直接决定了电池组的安全性、寿命和能量效率。

这类芯片需同时满足高精度监测、快速响应、长寿命支撑等严苛要求,技术门槛极高。近年来,随着储能系统向大容量、高电压方向演进,芯片厂商在通道数扩展、测量精度提升、功能集成度优化等维度展开激烈竞争,推动行业技术迭代进入快车道。

在核心性能指标上,主流产品已实现18串以上电池监测能力,测量精度普遍控制在±3mV以内。以ADIADBMS1818为例,其采用isoSPI隔离通信技术,支持菊花链级联架构,可在单根双绞线上实现100米距离的高抗干扰数据传输,配合内置的16位Σ-Δ ADC,确保在-40℃至85℃宽温域内保持稳定性能。

英飞凌TLE9012DQU系列则通过ASIL-D功能安全认证,在12串监测基础上通过级联实现192串管理,测量误差低至±1.5mV,特别适用于高压储能场景。国产厂商如杰华特推出的JH系列芯片,虽在通道数(18-24串)和基础精度(±3.5mV)上与国际产品存在差距,但通过优化隔离电路设计和成本控制,在工商业储能细分市场获得突破。

技术演进呈现三大趋势:首先是高压化,随着储能系统电压从48V向800V平台升级,芯片需支持更高耐压和更复杂的均衡管理。TI的BQ79614-Q1通过集成主动均衡驱动电路,将均衡电流提升至3.75A,配合双向均衡策略,有效降低电池组压差至5mV以内。

其次是智能化,芯片开始集成AI算法模块,如ADI最新产品内置的阻抗分析引擎,可实时评估电池SOH,预测剩余循环寿命误差小于8%。最后是集成化,STM的L9963E将电压监测、电流采样、温度传感和通信模块集成于单一芯片,配合其2.66Mbps隔离通信接口,使系统级BOM成本降低20%。

市场格局呈现“国际巨头主导高端,本土厂商深耕细分”的特点。ADI、TI、英飞凌等占据全球超60%市场份额,其产品在车规级认证(如ISO26262)、极端环境耐受性等方面建立技术壁垒。

国产厂商则通过差异化竞争策略,在通信基站、家庭储能等场景实现突破。例如中颖电子的SH36730系列集成16种保护功能,支持16串监测,成本较国际同类产品低30%,已导入阳光电源、华为数字能源等供应链。值得关注的是,杰华特、赛微微电等企业正加速布局车用领域,其新一代芯片已通过AEC-Q100认证,测量精度提升至±1.8mV,逐步缩小与国际差距。

行业面临的核心挑战在于如何平衡性能提升与成本控制。以高压储能系统为例,每增加1%的测量精度需要额外增加约15%的芯片面积和20%的制造成本。

为此,厂商们探索出创新解决方案:ADI通过架构优化将通道间串扰降低至0.05mV,使单颗芯片可管理更多电芯;国产厂商则采用混合信号处理技术,在保证±3mV精度的同时将芯片面积缩减25%。此外,供应链安全成为重要考量,头部企业如比亚迪已实现BMS芯片自给率超80%,中芯国际车规级MCU产能提升至5000万颗/月,为国产替代提供产能保障。

小结

未来五年,随着储能装机量突破1TWh,多通道电池监控芯片将向三个方向突破:一是通信协议标准化,推动isoSPI、CAN、LIN等多协议兼容芯片成为主流;二是功能安全升级,ASIL-D认证产品渗透率预计从目前的15%提升至40%;三是与储能变流器(PCS)、能量管理系统(EMS)的深度协同,实现从监测到决策的功能跃迁。可以预见,随着碳化硅器件、GaN功率模块的普及,对芯片的耐压、散热和开关频率提出更高要求,这将驱动行业进入新一轮技术竞赛周期。
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