Qorvo是一家美国跨国公司，专注于无线、有线和电力市场产品。该公司由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。该公司在纳斯达克上市，股票代码为QRVO。该公司的总部最初位于俄勒冈州希尔斯伯勒（TriQuint 的所在地）和北卡罗来纳州格林斯伯勒（RFMD 的所在地），[5]但在 2016 年中期，该公司开始提及其北卡罗来纳州站点作为其独家总部。

随着移动出行、工具和工业设备电气化趋势的持续发展，锂电池系统越来越多地转向更高容量和更高电压水平。虽然电池单元数量和电压水平的增加对于增强移动性和生产效率非常有利，但意味着电池管理系统 (BMS) 技术需要不断发展才能适应这一趋势。考虑到最新电气化装置和设备的复杂性、成本增加和安全性要求，BMS 还必须具有更强的功能和特性，以增强通信功能、电量计量、电池平衡、定时和适应各种锂电池化学成分。

锂电池技术入门

锂电池是储存在化学物质中的能量储存装置，这些化学物质被捕获在具有正极（阴极）和负极（阳极）的电池单元中。锂离子电池基于具有层状晶体结构的材料，其中锂离子可以在层之间迁移，称为插层化合物。锂离子电池的放电循环中，锂离子从阳极迁移到阴极，从而诱导电子从阴极向阳极反向移动。这允许电池端子和电力负载的能量传输。锂电池端子处的电压水平和电流输出取决于迁移的锂离子的数量。当电压水平开始下降时，电流减少，

锂电池的充电周期以相反的方式工作，其中在锂电池的端子处感应电压导致锂离子逆转其在电解质中的迁移并重新嵌入负极内。现代锂电池的阴极可由多种不同的插层化合物制成，最常见的是锂离子 (li-ion)、锂离子聚合物 (LiPo) 和磷酸铁锂 (LiFePO4)。锂电池的负极通常是石墨。然而，正在不断进行实验和努力，以开发使用各种阳极、阴极和电解质材料和技术的更高性能的电池。

鉴于锂电池的高反应性，有必要在充电和放电过程中监测电池的温度、电流和电压特性。如果没有适当的电池监测和控制，锂电池即使是由“更安全”或更稳定的锂化合物制成，也可能达到热失控状态。这种失控可能会对电池电极或外壳造成损坏，可能导致不受控制的化学反应，导致电池起火甚至爆炸。

许多锂电池系统由多个锂电池单元串联组成，以达到更高的电压水平，并联起来以实现更高的电流输出水平。考虑到制造公差、锂电池老化不一致以及许多其他因素，电池电压和电流特性之间的差异可能会导致多种可能的性能下降或电池损坏情况。例如，如果一个电池单元与其他锂电池单元串联或并联并且不符合规格，则该电池单元可能充当负载。这会导致电池消耗电流下降，而其他电池的电压可能会降低到安全阈值以下。

这些差异就是为什么电池平衡技术对于具有多个电池的锂电池至关重要。集成电池监测、控制和电池平衡的系统通常称为电池管理系统 (BMS)。随着锂电池技术的进步和应用的更加广泛，BMS 技术也不断进步，以确保锂电池系统更高的安全性、性能和寿命（图1）。

图 1：锂电池技术的电池管理系统 (BMS) 的高级图。（来源：Qorvo）

新型锂电池系统的趋势

对于许多电动园林工具、建筑工具、移动出行和工业设备来说，汽油和有线电力系统在市场上占据了一个多世纪的主导地位。然而，锂电池技术的发展已经导致电池供电工具的超越，适用于从移动、设备到日常必需品的各种领域。例如，电池电动割草机、鼓风机、链锯、SDS 钻机、踏板车、电动自行车、摩托车/轻便摩托车、混凝土锯和便携式焊机。这些电池电力系统通常采用 20V、40V、60V 和 80V 电压，更高电压水平可能会变得流行。

电池供电工具和移动系统的成功自然会带来更高的性能，这就需要提高为这些设备供电的锂电池系统的电压水平、容量和电流能力。由于锂技术的电池电压水平限制，增加串联电池数量是达到更高电压水平的唯一方法。从锂电池中汲取过多电流或向锂电池中注入过多电流可能会导致电池损坏和灾难性故障。增加电流输出/输入能力将增加并联的锂电池数量。因此，提高锂电池系统的整体容量可能需要更多数量的并联串联电池或更高容量的锂电池单元。

智能 BMS 迎接现代锂电池系统的挑战

鉴于锂电池系统的开发旨在提高各种应用（从电动汽车 (EV) 和备用发电机到自主移动机器人）的电池电力系统的性能，BMS 技术也必须不断进步，以适应这些新的更高电压水平、容量、和电流输入/输出电池系统。

Qorvo 的智能 BMS (PAC22140/PAC25140) 具有集成微控制器单元 (MCU) 和电池平衡技术（图 2），是简单 BMS 的自然演变，仅监控电池并在温度或电压水平达到不可接受的情况时关闭充电阈值。这些新型 BMS 芯片可以监控 10 串 (10S) 至 20S 锂离子、锂聚合物和 LiFePO4 电池组，包括最常见的锂电池技术。Qorvo 的新型 BMS包括闪存可编程 MCU (Arm®Cortex®-M0) 具有电源管理、电流/电压/温度检测、充电/放电 FET 驱动电路以及保护熔断器。此外，这些SMART BMS还内置了UART/SPI、I2C/SMBus，甚至在某些单元上还内置了CAN通信。

图 2：具有集成微控制器单元 (MCU) 和电池平衡功能的 Qorvo Smart BMS 的功能集。（来源：Qorvo）

由于评估新的 BMS 芯片并熟悉其编程和控制方面至关重要，因此 Qorvo为这些芯片提供了评估套件（PAC22140EVK1和 PAC225140EVK1）。

这些评估套件是用于评估新型智能 BMS 设备的完整硬件解决方案，并且还可以通过访问所有设备信号以及为 MCU 和内部外设供电所需的所有电路来实现解决方案开发（图 3）。

图 3：Qorvo PAC22140EVK1 评估套件用于开发适用于 10S 锂电池组的智能 BMS。（来源：Qorvo）

锂电池电力系统的普及和实用性的增长突破了电压、容量和电流能力的界限。随着串联电池数量的增加和用户性能期望的提高，这些新型电池电动系统必须利用最新的智能 BMS 技术进行适当的管理和电池平衡。Qorvo 的全新智能 BMS 技术有助于开发新的 BMS 解决方案，通过更高效的电池平衡、监控和保护功能增强现有的锂电池技术。