BMS即電池管理系統(tǒng)（Battery Management System），是指能對(duì)電池包進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，防止電池出現(xiàn)過充、過放、過壓、過流、過溫的情況，從而延長電池使用壽命、保護(hù)其使用安全的系統(tǒng)。目前，基本上所有使用鋰電池的終端，都需要安裝BMS進(jìn)行電池保護(hù)，已漸成剛需。

最近，芯八哥“走進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了國內(nèi)領(lǐng)先的BMS廠商—華泰半導(dǎo)體市場銷售副總葛景源。探討在新能源時(shí)代BMS景氣度高企的背景下，當(dāng)前華泰半導(dǎo)體企業(yè)的發(fā)展情況以及對(duì)行業(yè)未來發(fā)展的展望。

3~28串純硬件BMS保護(hù)芯片作為主打產(chǎn)品，月出貨量已達(dá)數(shù)百萬顆

據(jù)了解，華泰半導(dǎo)體成立于2014年，是一家專注于BMS、信號(hào)鏈的解決方案提供商。近年來，公司的發(fā)展勢頭愈發(fā)亮眼，其產(chǎn)品已經(jīng)打入眾多知名企業(yè)的供應(yīng)鏈體系，并且得到了下游客戶的高度認(rèn)可。

“華泰自成立起，便致力于向全行業(yè)提供先進(jìn)的多串?dāng)?shù)BMS保護(hù)技術(shù)與方案。經(jīng)過長達(dá)八年的發(fā)展，目前多串?dāng)?shù)BMS保護(hù)芯片、工業(yè)級(jí)模擬信號(hào)鏈芯片及電源芯片三大產(chǎn)品線量產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)超過百余款，廣泛應(yīng)用于新能源儲(chǔ)能、工業(yè)儀器儀表、智能家電、助力車等行業(yè)，累計(jì)出貨量已經(jīng)達(dá)到上億顆。” 葛景源向芯八哥記者介紹道。

華泰半導(dǎo)體產(chǎn)品主要應(yīng)用場景

資料來源：華泰半導(dǎo)體

按照鋰電池?cái)?shù)量的不同，BMS芯片可以分成不同的品類與應(yīng)用場景。其中1-4節(jié)的鋰電池BMS芯片，對(duì)應(yīng)的終端是耳機(jī)、手機(jī)、PC等消費(fèi)電子產(chǎn)品；4-14節(jié)則對(duì)應(yīng)的是動(dòng)力型小家電、電動(dòng)工具和助力車產(chǎn)品；14-20節(jié)更多對(duì)應(yīng)的則是小型儲(chǔ)能、通訊基站產(chǎn)品，而大型儲(chǔ)能、新能源汽車等采用幾十到上百節(jié)電池串聯(lián)，需要多個(gè)BMS系統(tǒng)通過某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（比如菊花鏈）進(jìn)行管理。

基于豐富的BMS產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在純硬件保護(hù)芯片領(lǐng)域，華泰半導(dǎo)體能夠根據(jù)客戶不同應(yīng)用場景的需求提供行業(yè)領(lǐng)先的硬件保護(hù)方案。

葛景源表示：“華泰半導(dǎo)體是以BMS保護(hù)芯片起家的，早在2015年公司就發(fā)布了當(dāng)時(shí)業(yè)界第一款7串的6017 BMS保護(hù)芯片，在當(dāng)時(shí)的吸塵器市場積累了非常好的口碑。這些年來，公司通過不斷的產(chǎn)品研發(fā)與更新迭代，目前已經(jīng)擁有4-28串帶均衡功能的保護(hù)芯片、3-14串不帶均衡功能的保護(hù)芯片和2-10串的二次保護(hù)芯片等多系列BMS產(chǎn)品。”

在均衡保護(hù)IC方面，華泰擁有4-7串可面向掃地機(jī)、吸塵器、洗拖一體機(jī)、洗車機(jī)市場的HTL6305/HTL6307產(chǎn)品；8-10串的可面向平衡車、扭扭車、滑板車、儲(chǔ)能市場的HTL6310和12-14串的面向二輪車、儲(chǔ)能市場HTL6314產(chǎn)品。除此之外，公司還擁有可向大型儲(chǔ)能、基站儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車提供完整、可靠、成熟的單芯片16串-HTL6316、20串-HTL6320以及28串-HTL6328的解決方案。

以HTL6314為例，該系列產(chǎn)品支持過充保護(hù)（OVP）、過放保護(hù)（UVP）、過流保護(hù)（過流保護(hù)1&過流保護(hù)2）、短路保護(hù)、支持4個(gè)溫度點(diǎn)的過溫保護(hù)（充電高低溫&放電高低溫）等功能。此外，該芯片還集成了被動(dòng)均衡功能，可以通過外部擴(kuò)展均衡電路增加均衡電流，以提高其均衡能力。

華泰半導(dǎo)體HTL6314產(chǎn)品

資料來源：華泰半導(dǎo)體

在非均衡保護(hù)IC方面，華泰發(fā)布新一代的3-5串的HTL6055/6054/6053，可向電動(dòng)工具、園林工具、吸塵器、洗車機(jī)市場提供高競爭力的保護(hù)方案；而6-7串耐高壓 0V禁止充電保護(hù)的HTL6046/6047與0V可以充電保護(hù)的HTL6036/6037可向吸塵器、掃地機(jī)、洗拖一體機(jī)提供解決方案；此外，公司10串的HTL60410與13串的HTL60413可面向助力車與儲(chǔ)能市場提供優(yōu)質(zhì)的硬件保護(hù)方案。

以605X系列BMS芯片為例，該系列芯片以“穩(wěn)定、精簡、低耗”為開發(fā)理念，聚焦為時(shí)下熱門的電動(dòng)工具市場帶來高可靠、高性價(jià)比的3-5串BMS產(chǎn)品。其中，在低耗節(jié)能方面，605X系列芯片正常工作狀態(tài)下功耗不超過20uA，休眠狀態(tài)下，內(nèi)部所有電路停止工作，功耗低于1uA；在高可靠性方面，605X系列芯片集成溫度保護(hù)功能，在充電高溫、低溫和放電高溫、低溫時(shí)均可保護(hù)；在靈活穩(wěn)定方面，605X系列芯片集成高精度的充放電過流保護(hù)，支持充、放電過流及高低溫獨(dú)立調(diào)節(jié)，適用于放電電流大的電動(dòng)工具；在性價(jià)比方面，605X系列芯片堅(jiān)持以薄利多銷的形式開拓市場，為客戶提供物超所值的產(chǎn)品。

“作為當(dāng)前階段的主打產(chǎn)品，純硬件保護(hù)BMS每個(gè)類型的芯片我們都計(jì)劃做三代，去不斷更新迭代以形成我們較強(qiáng)的產(chǎn)品競爭力。” 葛景源說道，“從出貨量來看，我們目前7串以下的低串?dāng)?shù)BMS出貨每個(gè)月都有好幾KK，而7串及以上BMS的月出貨量也已經(jīng)達(dá)到KK級(jí)別。”

二次鋰電保護(hù)芯片行業(yè)口碑較好，新產(chǎn)品AFE芯片已推向儲(chǔ)能等高增長市場

業(yè)內(nèi)周知，由于鋰的特性較為活潑，很容易引起燃燒或者爆炸，在安全性上相對(duì)不是非常穩(wěn)定。因此，電池模組廠商或是終端廠商在BMS設(shè)計(jì)上，都十分強(qiáng)調(diào)保護(hù)措施。

雖然BMS具有量測電池電壓的功能，防止或避免電池過放電、過充電、過溫等異常情況出現(xiàn)，但是如果BMS自身出現(xiàn)故障，電池就會(huì)處于一個(gè)毫無保護(hù)的狀態(tài)，因此需要對(duì)BMS系統(tǒng)做二次保護(hù)裝置，而二次鋰電保護(hù)芯片就相當(dāng)于給電路加了個(gè)雙保險(xiǎn)。

據(jù)華泰半導(dǎo)體透露，目前公司已經(jīng)推出了2~10串BMS二次保護(hù)芯片，能夠覆蓋市面上絕大部分雙重保護(hù)及認(rèn)證應(yīng)用需求。

葛景源指出：“我們的二次保護(hù)芯片主要是針對(duì)有雙保險(xiǎn)功能需求以及需要部分出口安全認(rèn)證需求的應(yīng)用場景。經(jīng)過多年的發(fā)展，我們已經(jīng)擁有行業(yè)最全的單芯片二次保護(hù)產(chǎn)品線，共涉及4個(gè)系列：2-4串HTL6214、3-5串HTL6215、5-7串的HTL6217和8-10串的HTL6218。其中HTL6214、HTL6215可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電源、小儲(chǔ)能、掃地機(jī)等應(yīng)用場景；HTL6217可應(yīng)用于掃地機(jī)、吸塵器、洗地機(jī)等場景；而HTL6218則應(yīng)用于車機(jī)類市場，為其提供雙重保護(hù)功能。”

BMS二次保護(hù)芯片示意圖

資料來源：華泰半導(dǎo)體

以HTL6217為例，該產(chǎn)品能夠針對(duì)各節(jié)電池的高精度電壓提供過充電電壓檢測、過充電滯后電壓檢測等功能。跟日系競品對(duì)比，該產(chǎn)品過充檢測延時(shí)靈活多選；而跟國產(chǎn)競品對(duì)比，該產(chǎn)品自耗更低。由于具有較好的產(chǎn)品特性，對(duì)于高串?dāng)?shù)電池的應(yīng)用，例如13串的電動(dòng)自行車，16~21串的電動(dòng)摩托車，都可通過級(jí)聯(lián)HTL6217的方式來實(shí)現(xiàn)。

“華泰半導(dǎo)體二次保護(hù)芯片現(xiàn)在主要的客戶是均是行業(yè)知名的PACK廠和板廠。出貨量上，在去年出貨量最大的是6~7串二次保護(hù)芯片，而8~10串的新品剛出來不久，目前正在客戶導(dǎo)入當(dāng)中。” 葛景源表示，“憑借較高的可靠性和優(yōu)于同行的性價(jià)比，華泰的二次保護(hù)芯片已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)積累了較高的品牌價(jià)值和口碑。”

當(dāng)全球的目光越來越關(guān)注新能源鋰電池時(shí)，人們對(duì)鋰電池組使用的安全性、可靠性、智能化提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的普通的純硬件鋰電池保護(hù)系統(tǒng)已不能滿足這些要求，在這種情況下AFE(純數(shù)字輸出的模擬前端)芯片應(yīng)運(yùn)而生。

經(jīng)過長達(dá)3年的研發(fā)，華泰半導(dǎo)體在近期推出了AFE模擬前端系列芯片首款產(chǎn)品HTL8616，以滿足工業(yè)/家用儲(chǔ)能、電動(dòng)二輪車及部分智能清潔、園林工具市場不斷增長的需求。

華泰半導(dǎo)體HTL8616產(chǎn)品

資料來源：華泰半導(dǎo)體

葛景源指出，HTL8616內(nèi)置高精度的ADC模塊，可實(shí)現(xiàn)高精度的電壓、電流、溫度采樣與高精度的電量計(jì)算和顯示。同時(shí)，該產(chǎn)品耐高壓和抗浪涌能力強(qiáng)，兼容純硬件保護(hù)，集成多重保護(hù)機(jī)制。公司除了目前已經(jīng)發(fā)布的支持3-16串的HTL8616外，還將于2023年發(fā)布支持3-5串的AFE HTL6805以及支持6-8串的HTL6808，可向智能清潔類、家用便攜儲(chǔ)能市場提供有絕對(duì)競爭力和性價(jià)比的AFE解決方案。

BMS國產(chǎn)替代加速，華泰車規(guī)級(jí)BMS產(chǎn)品即將在2023年推出

受益于工控、儲(chǔ)能、新能源汽車等行業(yè)的快速發(fā)展，近年來BMS市場規(guī)模迎來快速增長。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，2021年全球BMS市場規(guī)模預(yù)計(jì)為65.12億美元，至2026年預(yù)計(jì)可達(dá)131億美元，CAGR為15%。我國BMS 2021年市場需求規(guī)模為100億元，未來隨著電動(dòng)汽車市場規(guī)模擴(kuò)大和電池效率要求提高，BMS市場規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定增長。

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

應(yīng)用方面，BMS下游應(yīng)用主要包括消費(fèi)電池（3C數(shù)碼）、動(dòng)力電池（電動(dòng)車）和儲(chǔ)能電池（國防軍工、可再生能源、通訊、醫(yī)療健康等）等領(lǐng)域。其中動(dòng)力電池應(yīng)用占比達(dá)54%，消費(fèi)電池占比22%，儲(chǔ)能及其他電池占比24%。

競爭格局方面，從BMS的主要玩家來看，主要包括三類市場參與者。一是以比亞迪、特斯拉、吉利、北汽、小鵬為代表的整車廠；二是以寧德時(shí)代、欣旺達(dá)、德賽電池、中航鋰電、國軒高科代表的電池廠商；三是以德州儀器、亞德諾、英飛凌、恩智浦、瑞薩電子、意法半導(dǎo)體、科列技術(shù)、超思維、協(xié)能科技、華泰半導(dǎo)體、矽力杰、圣邦股份、杰華特、賽微微、中穎電子等為代表的半導(dǎo)體芯片原廠。三類企業(yè)各具特色，從不同角度進(jìn)軍電池管理領(lǐng)域。雖然整車廠和電池廠目前仍占有較重要的地位，但是在行業(yè)技術(shù)提升和專業(yè)化分工帶來的成本下降的共同驅(qū)動(dòng)下，專業(yè)第三方未來優(yōu)勢有望更加突出。

葛景源表示：“BMS是一個(gè)多元化市場，目前國內(nèi)自給率不足10%，在巨大的市場面前，整車廠、電池廠、芯片廠商都想抓住機(jī)會(huì)。公司目前BMS產(chǎn)品線共涉及工業(yè)級(jí)純硬件保護(hù)方案、模擬前端AFE方案和車規(guī)級(jí)模擬前端AFE方案。其中，在車規(guī)級(jí)AFE方案主要的競爭對(duì)手為TI、ADI、瑞薩等國際巨頭，工業(yè)級(jí)BMS主要的競爭對(duì)手是TI、羅姆以及國內(nèi)的芯唐、中穎等。相較于國外競爭對(duì)手而言，在近兩年在國產(chǎn)化替代的背景下，華泰產(chǎn)品線具有功能參數(shù)靈活可調(diào)、性價(jià)比高、穩(wěn)定供貨的優(yōu)勢；而與國內(nèi)競爭對(duì)手相比，華泰市場靈敏度較高，能夠較早且積極的挖掘市場需求變化，結(jié)合自身較強(qiáng)的科研實(shí)力與資源儲(chǔ)備，較快推成出新，搶占新的市場高地。”

值得強(qiáng)調(diào)的是，雖然在消費(fèi)電子和工業(yè)控制領(lǐng)域，市場上已經(jīng)涌現(xiàn)出非常多的國產(chǎn)品牌電池管理芯片廠商，但在應(yīng)用于新能源汽車的動(dòng)力電池領(lǐng)域，BMS芯片仍舊依賴進(jìn)口，國產(chǎn)芯片寥寥無幾。

芯八哥記者注意到，車規(guī)級(jí)BMS系統(tǒng)的核心芯片主要包括車規(guī)級(jí)BMS AFE、MCU、數(shù)字隔離通訊接口芯片等，其中BMS AFE芯片（模擬前端芯片）負(fù)責(zé)高精度電池電壓等信息采集，MCU微控制器芯片進(jìn)行計(jì)算和控制，數(shù)字隔離通訊接口芯片則實(shí)現(xiàn)高低壓模塊間的電氣隔離功能。由于AFE芯片需要對(duì)高壓信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)芯片模擬性能要求高，需要采用高壓BCD工藝，而國內(nèi)企業(yè)在這塊相對(duì)薄弱，具備車規(guī)高壓BCD設(shè)計(jì)能力和生產(chǎn)能力的企業(yè)很少之又少。在這一輪缺芯的背景下，恰逢新能源車銷量爆發(fā)，國內(nèi)終端廠商、鋰電廠商都對(duì)芯片的國產(chǎn)替代有著強(qiáng)烈需求，市場需求非常大。

“車規(guī)級(jí)BMS芯片技術(shù)門檻高，認(rèn)證周期長，從產(chǎn)品定義到成型至少需要3年時(shí)間，企業(yè)如果沒有長期的研發(fā)積累和大量的數(shù)據(jù)積淀，難以開發(fā)出真正滿足下游應(yīng)用需求的BMS芯片。” 葛景源分析道，“經(jīng)過團(tuán)隊(duì)多年的研發(fā)，我們多款車規(guī)級(jí)BMS保護(hù)芯片、車規(guī)級(jí)信號(hào)鏈芯片目前已經(jīng)進(jìn)入驗(yàn)證后期，預(yù)計(jì)將于2023年集中向全行業(yè)發(fā)布。”

為了加快發(fā)展的步伐，華泰半導(dǎo)體近年來不斷加大研發(fā)投入和創(chuàng)新，預(yù)計(jì)2021-2023年其研發(fā)費(fèi)用將維持150%的速度增長，累計(jì)投入將超過3億元人民幣，遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。此外，公司也積極加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源的合作，目前已經(jīng)完成了A輪、A+輪近2億元的融資，其股東背景不乏臨芯投資、浦東科創(chuàng)、中興資本等知名的產(chǎn)業(yè)投資機(jī)構(gòu)。

“公司目前正在進(jìn)行B輪融資，通過知名投資機(jī)構(gòu)的加持，可以幫助我們迅速的壯大。”葛景源滿懷信心的說道，“未來3-5年，我認(rèn)為仍將是BMS行業(yè)蓬勃發(fā)展的黃金期，也是華泰半導(dǎo)體快速發(fā)展的關(guān)鍵期。我們也希望借著這股東風(fēng)做大做強(qiáng)，在2025年實(shí)現(xiàn)在資本市場上市的目標(biāo)。”

結(jié)語

在BMS領(lǐng)域有三個(gè)山頭，一個(gè)是高串?dāng)?shù)的純硬件帶均衡BMS芯片，第二個(gè)是高串?dāng)?shù)帶電量BMS AFE芯片，第三個(gè)是面向汽車級(jí)的多節(jié)BMS芯片。目前，華泰已經(jīng)攻占前兩個(gè)山頭，最難的車規(guī)級(jí)BMS產(chǎn)品也即將在2023年發(fā)布。屆時(shí)，華泰半導(dǎo)體將形成完整的BMS產(chǎn)品線版圖，成為國內(nèi)首屈一指的BMS廠商。