新能源產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)的蓬勃發(fā)展，其核心科技的不斷創(chuàng)新不僅重塑了能源格局，更深刻地影響了多個關聯(lián)領域的發(fā)展路徑。這一創(chuàng)新浪潮也為電動工具市場催生出了全新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

不同于人人熟知的電動汽車，電動工具涉及更廣泛的應用場景，導致其需求比電動汽車市場更高出一個數(shù)量級還多。研究機構EVTank發(fā)布的《中國電動工具行業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù)顯示，全球電動工具出貨量為4.7億臺，而全球市場規(guī)模為521.6億美元。

對此，Qorvo BMS專家劉明在近日的“2024國際綠色能源生態(tài)發(fā)展峰會”上，通過題為《智能電池管理方案（BMS）的創(chuàng)新和發(fā)展趨勢》的主題演講，深入剖析了Qorvo在電動工具市場，特別是BMS領域的創(chuàng)新焦點。

四類電源產(chǎn)品布局

BMS持續(xù)創(chuàng)新突破

Qorvo目前擁有連接與傳感器、高性能模擬（即電源產(chǎn)品）以及先進蜂窩產(chǎn)品這三大類的產(chǎn)品線。通過近年來在電源領域的投入發(fā)展和持續(xù)創(chuàng)新，特別是在智能電池管理解決方案上取得了一系列重要突破。

Qorvo的BMS解決方案以高度集成的單芯片為核心，獨樹一幟地支持高達20串電芯的精密管理，處于業(yè)界領先水平。劉明詳細介紹了Qorvo在電源領域的四類產(chǎn)品，包括PMIC、BMS芯片、馬達驅(qū)動芯片和SiC芯片。

高度定制化PMIC：Qorvo PMIC系列允許用戶根據(jù)不同應用場景定制電源參數(shù)，滿足如SSD、MO-Module供電以及光模塊等領域嚴苛的性能需求，通過可編程功能確保閉環(huán)穩(wěn)定性與電壓調(diào)整靈活性。

BMS芯片：Qorvo BMS芯片單顆即可支持最高20串電芯的監(jiān)控，且具備先進的電池狀態(tài)檢測功能，能準確估算SOC（荷電狀態(tài)）和SOH（電池健康狀態(tài)），確保電池在整個生命周期內(nèi)的高效利用。

一體化馬達驅(qū)動方案：馬達驅(qū)動芯片同樣采用一體化設計，將MCU、AFE等功能模塊封裝在一起，大大降低了客戶的設計復雜度和成本，同時提供優(yōu)異的馬達控制性能，覆蓋從消費級電動工具到專業(yè)汽車應用等多個市場。

碳化硅器件技術：Qorvo引入的碳化硅產(chǎn)品線在降低能耗、提高效率方面表現(xiàn)出色。較低的導通阻抗是其最大的產(chǎn)品優(yōu)勢，電壓范圍從600V到1700V都有覆蓋且已通過車規(guī)級認證，尤其適合電動汽車和其他高功率應用。其中內(nèi)阻最低的一款產(chǎn)品在室溫下能夠低至5.4毫歐。

Qorvo的BMS芯片的設計思路與馬達驅(qū)動芯片類似，同樣也集成了Arm-Cortex-M0或M4的MCU，其內(nèi)置的AFE芯片單顆芯片支持10-20串電芯，最大耐壓能夠達到145V。對于電動工具等相關應用，劉明表示：“只需1顆馬達驅(qū)動芯片+1顆BMS芯片，就能滿足客戶的系統(tǒng)設計需求。”

著眼未來

將有線BMS推向無線化的新紀元

在電動化與節(jié)能技術快速發(fā)展的大背景下，市場上原本廣泛應用于各類工具設備以及交通工具的傳統(tǒng)內(nèi)燃機和交流電機正在逐步被更高效、環(huán)保的直流無刷電機（BLDC）以及永磁同步電機（PMSM）所取代。與此同時，能源供應方式也開始從傳統(tǒng)的內(nèi)燃機驅(qū)動和交流供電系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換為鋰電池作為主要能源解決方案。為此，Qorvo將BMS芯片當前的研發(fā)重點放在了兩個方向：

將fuel gauging算法集成到芯片內(nèi)部，從而使得MCU能夠更加高效地處理復雜的電池狀態(tài)監(jiān)控任務，實時反饋電池的荷電狀態(tài)以及其他關鍵參數(shù)。這種集成化設計極大地提高了數(shù)據(jù)采集和計算的精度與速度，增強了電池的智能化管理水平；

前瞻性地對有線BMS進行無線化，通過MCU內(nèi)部集成藍牙或Zigbee等無線通信模塊，提升電池管理系統(tǒng)的靈活性與智能化水平。

“越來越多的客戶開始從有線設計轉(zhuǎn)到了無線設計上”，劉明在演講中指出。Qorvo在峰會現(xiàn)場展出了這款智能BMS產(chǎn)品demo。

Bluetooth通過I2C和BMS相互溝通，將電芯的電量，電壓，電流和溫度實時情況傳輸?shù)絇C端；

BMS為Motor board供電，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)；

實時更新電芯的狀態(tài)，無需有線傳輸；

提供可視化的界面GUI，實時監(jiān)控電芯的健康狀態(tài)。

六大關鍵技術維度

直擊電池管理兩大核心痛點

劉明認為：“在電池相關領域，安全和延長使用時間是兩大核心痛點。” Qorvo從充放電、短路保護、充放電的過流保護、延長使用時間、電池均衡、電池運輸或存儲過程當中的損耗控制這六大功能出發(fā)，實現(xiàn)了對電池安全與使用壽命的有效管控和優(yōu)化。

01 精細化充放電管理

通過精確控制電池充放電過程，避免過度充放電導致的電池性能衰退，延長電池使用壽命；

02 短路保護機制

采用先進的電池管理系統(tǒng)，對短路、過熱、過充、過放等危險情況進行實時監(jiān)測和預警，確保電池在各種工況下的安全運行；

03 充放電的過流保護

提前告知系統(tǒng)是否存在問題，以便用戶能夠及時采取相應的措施應對；

04 電池實時監(jiān)控

通過豐富的外設接口，BMS能夠?qū)崟r監(jiān)測電池運行過程中的電流（I）、電壓（V）和溫度（T）這三個關鍵參數(shù)，并計算出電池的SOC。通過充放電，能夠進一步計算出電池健康狀態(tài)的變化。從而幫助用戶采取適當?shù)木S護措施，延緩電池老化速度，有效延長電池的使用壽命；

05 電池均衡技術

通過主動或被動均衡方法，減少電池組內(nèi)單體電池之間的容量差異，保證電池組整體性能的一致性和長久有效性；

06 低功耗休眠

縮小電池在運輸或存儲過程中的損耗，可變相延長電池的使用壽命。在冬眠模式下，最小功耗僅3微安，支持充電喚醒、外部按鍵喚醒和定時喚醒等多種喚醒模式，能夠以超低功耗運行并在必要時快速響應。

“Qorvo的電池管理技術并非孤立存在，而是緊密聯(lián)系、相互融合。”劉明強調(diào)道。目前Qorvo的技術創(chuàng)新和產(chǎn)品布局已在其眾多應用場景中顯現(xiàn)成效，Qorvo BMS芯片可以通過內(nèi)部MCU配置相應的過流保護、電池均衡、Fuel gauging算法等，從而為客戶提供更高性能、更有價值的一站式解決方案。

審核編輯：劉清