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电池管理系统 （BMS） IC 是一个相对复杂的系统。与大多数电源管理 IC 不同，它集成了许多相互依赖的功能，这些功能必须准确、无缝、和谐地工作，才能提供功能齐全的 BMS。在任何电池供电的设备中，BMS 都是最关键和最敏感的组件之一，通常是最重要的。

锂离子电池虽然功能强大，但高度敏感，如果处理不当可能会带来安全风险。保养不当也会显着缩短它们的使用寿命，导致容量减少，甚至使电池无法使用。BMS IC 是负责确保电池组运行状况、报告其状态和保持最佳性能的关键元件 - 无论是独立还是与系统处理器协作。 

四大关键功能

在 BMS IC 执行的众多任务中，这四项功能（排名不分先后）是最关键的，因为它们对于可靠高效的电池管理系统都至关重要：

1. 保护和安全

2. 平衡

3. 指控状态确定和报告

4. 健康状况评估

保护、安全和平衡：精确电压测量的作用

保护、安全和平衡在很大程度上取决于精确的电池电压测量。在其众多任务中，精确测量电池电压的能力是 BMS IC 最具挑战性的任务之一。这在平衡电池时变得尤为重要。

锂离子电池对特定电压阈值高度敏感。超过最小或最高限制可能会损坏电池，而过度充电会带来火灾或爆炸的重大风险。准确的电压测量对于维持这些限制至关重要，因为不准确可能需要增加缓冲裕量，从而降低电池的可用容量。这些裕量的大小与测量精度直接相关。

使情况更加复杂的是，电池电压受电池阻抗和电流的影响。这种可变性需要对阈值进行动态调整，这使得精确的阻抗评估成为该过程的重要组成部分。这些挑战还延伸到健康状况 （SOH） 评估，我们将在后面探讨。

另一方面，平衡的要求更高。它不仅需要精度，还需要评估每个单元中存储的相对能量的能力。对于磷酸铁锂 （LFP） 等新兴化学成分，平衡尤为重要，因为它们的开路电压曲线平坦，即使是很小的电压差也会转化为严重的能量不平衡。平衡不良会加剧问题，导致电池组容量长期退化。

为了有效平衡细胞，同时测量所有细胞是关键。通过同时测量所有电池，可以消除电流变化 - 这可能会使读数失真。这种方法简化了平衡过程，并避免了对可能引入进一步不准确的复杂滤波器或算法的需求。 

同步测量

实现同步测量取决于每个电池单元都有一个专用的 ADC。但是，实现这一点传统上会带来重大挑战：

• 芯片面积和成本：每节电池增加一个 ADC 会显著增加硅面积，从而推高成本。

• 严格的公差：确保多个 ADC 的精度一致至关重要，因为性能变化会抵消同步测量的好处。

 Novan Semiconductor 获得专利的数字辅助模拟 （DAA） 技术取得了重大突破：将整个工作范围内的测量误差降低到前所未有的 1 mV 精度，同时最大限度地减小尺寸并保持经济性，使每个单元的专用 ADC 可行，并消除了定时多路复用测量引起的大量误差，无需校准。 

充电状态：精度至关重要

准确的 SOC 测定取决于精确的库仑计数，即测量流入和流出电池的能量。如今，许多产品都依赖于“伪库仑计数”，使用 16 位 Σ-Δ ADC 来测量电流，并尝试随时间推移进行积分。然而，即使是这个过程中的小错误也会在几个周期内累积，从而导致大量的不准确。为了缓解这种情况，许多系统依赖于复杂的电池建模和护栏，这增加了成本和复杂性，但无法保证准确性。

通过将行业首创的 22 位 ENOB 分辨率与独特的平均方法相结合，Nova 的 PureAveraging 技术可以准确测量库仑，无论电流形状或频率如何。这种方法几乎考虑了所有的电子运动，实现了非凡的 0.02% 的可重复性——比传统方法高出几个数量级。值得注意的是，这种精度是在不依赖电池建模或护栏的情况下实现的，如图 2 所示。

图 2.SOC 测量，Nova 与其他。

健康状况：重要见解

最后，SOH 可能是所有 BMS 功能中最关键的，因为它提供电池退化和潜在故障的早期警告。准确的 SOH 评估需要测量每个电池的阻抗和阻抗随时间的变化。与平衡一样，同时测量所有电池和电流对于精确分析至关重要。这确保了电压偏移和电流变化之间的准确关联。同样，每个电池的专用 ADC 和先进的技术在这里表现出色，可提供最准确和可靠的测量。 

NB1400 和 NB1600：多功能、功能齐全的 BMS 解决方案

Nova 现有的 NB1400 已提供样品，即将推出（2025 年第一季度）的 NB1600 是 14 节和 16 节电池的 BMS 器件，重新定义了准确性、多功能性和功能。这些先进的 IC 经过独特设计，既可以用作模拟前端 （AFE），也可以用作功能齐全的独立 BMS 解决方案。

当作为独立系统使用时，NB1400 和 NB1600 不需要外部微控制器来执行所有关键的 BMS 功能，包括保护、平衡、SOC 测定和 SOH 评估。这种独立性简化了系统设计，减少了组件数量，并增强了整体可靠性。当然，可以以混合方式使用该设备，其中可以启用或禁用各个功能以最适合系统。

NB1400 已经在性能方面树立了新的标准，而 NB1600 又在此基础上增加了额外的功能，Nova 继续在提供尖端的电池管理解决方案方面处于领先地位。 

NB1400 和 NB1600 的使用案例和优势

NB1400 和 NB1600 在各种应用中表现出色，从消费电子产品到工业系统、电动汽车和可再生能源存储。在 EV 电池组和某些工业应用中，用户经常实现独特的功能和算法，这些 IC 是精度最高、功能最强大的 AFE。

 这两款器件都针对磷酸铁锂 （LFP） 等下一代化学成分进行了优化，由于其平坦的电压曲线，这些化学成分需要极高的精度。

NB1400 和 NB1600 具有无与伦比的 SOH 和 SOC 评估功能，在准确性和可靠性方面树立了新的行业标准，确保每个应用的最佳性能和安全性。 

新的 BMS 基准测试

通过应对精确电压测量、精确 SOC 测定和可靠 SOH 评估的挑战，Nova 正在为电池管理系统的安全性、可靠性和性能设定基准。