从BMS到AFE：新能源战争进入“巷战”阶段

夏天到了，这炎热的天气又把电车行业推上风口浪尖。无他，因为严酷环境下，电池自燃风险变高了。

以前我家老小区隔壁楼就有人因为在自私拉接线板给电瓶车充电，结果过充自燃了，幸好发现及时没有酿成大祸。

电池自燃原因有很多，基本就是内部短路，外部短路，或者因为外力导致结构损坏引起燃烧，甚至爆炸。

短路这个也很简单，过度充放引起电流剧烈变化，电流过大的时候温度急剧升高，俗称热失控，不管是磷酸铁锂还是三元，当电池包因为高温膨胀破裂后活泼碱金属锂与氧一接触就直接完蛋，这种基本道理大家都懂。

所以要避免电池自燃，就得在电池管理系统BMS这个上面下功夫，在发生电压，电流异常情况的时候系统会及时断电，避免悲剧的发生。

经过这些年教训国家对电池的监管十分严厉，此类事故已经比几年前少了很多。

早在2017年，国标《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》（GB/T 34131-2017）已完成修订，2023版国标《电力储能用电池管理系统》（GB/T 34131-2023）在今年3月17日已正式发布，将于今年10月1日正式实施。

2023年3月17日《电力储能用电池管理系统》的“新国标”正式发布，新国标相比旧国标在技术要求上更加严格，将于今年10月1日起全面实施。同时，欧洲议会通过了一项关于《新电池法》的协议，包括中国电池企业在内的电池制造商若要在欧洲市场销售电池，将受到更严格的环境和尽职调查要求，旨在完善和全面改革电池和废电池管理。

来自新国标

特别是对BMS提出更高的要求

BMS，也就是电池管理系统，它是实现储能电池“可视化”和“可控化”的核心设备，具备对储能电池进行数据采集、保护报警、控制、状态估算等功能，从而实现储能系统的安全高效运行。

新国标规定了BMS工作环境、技术要求、试验方法、检验规则等内容，内容变化较大，内涵更为丰富，将对BMS设备制造、工程设计、检验检测、运行维护带来重大变革。

首先是数据采集，由于BMS基于电流、电压和温度等基础数据实现保护、控制、状态估算及均衡等功能，因此，降低采样误差并设置合理的采样周期是重中之重。

相对于旧国标，新国标对电流、电压、温度的采集误差和采样周期进行了“精细化”和“科学化”的规定。

新国标基于采样传感器的技术水平、数据传输管理及综合成本等因素，针对电压、电流和温度的不同区间提出“差异化”采样误差的要求。对于采样周期，不管是电压、电压和温度的采集频次均大幅提高，提高储能电池的控制颗粒度，满足储能系统的快速保护动作，但同时也对BMS和EMS系统的数据处理和存储能力提出更高的要求。

说人话，BMS系统里，采样传感器芯片要求大幅提高！这误差精度和采样频率的要求摆在这里，高技术门槛直接淘汰了一批小公司。

也就是说以后在这个行业不管你要做国内生意还是欧盟生意，都得按新国标来，特别是BMS系统里的对芯片的要求大大提高。

AFE芯片迎来风口

BMS电池管理系统里要具备很多功能，如监测、计算、控制、均衡，为满足这些功能，系统里就要集成多个功能芯片，包括采样芯片、电量计、保护芯片、充电管理芯片、均衡芯片与认证芯片，而且这些芯片需要互相之间可以通信。

BMIC芯片结构

其中采样芯片主要负责监控电压电流，收集电池实时数据，电量计主要负责处理与计算数据，而保护芯片、充电管理芯片等将根据处理结果实施对电池的相关控制如充、放电周期调整、电路断开与恢复等。

显然新国标实施后，对于采样芯片提出很高的要求，毕竟精度，频率被大大提高了，而这就是AFE芯片的要干的活。

AFE叫模拟前端芯片，是传感器电路的基本系统构建块，其目的是处理信号源给出的模拟信号，对其进行数字化及分析处理。

AFE模拟前端主要功能有信号放大、滤波、接收ADC、频率变换、邻频处理、电平调整与控制等。以前AFE模拟前端在通讯、汽车、医疗、智能仪表、消费电子等领域应用广泛，近年来，随着下游产业升级特别是电池行业的爆发，模拟前端市场逐渐在BMS领域向着小型化、高集成化、多通道方向升级。

AFE主要负责监测与采集各个电芯状态，支持BMS的计算。AFE主流参数为监测通道数量，即可以监测的串联电芯数量。一个电池包通常由多个电芯串、并联组成，其中总电压与单体电芯电压决定了串联的电芯数量（而并联的电芯主要是为了在电压不变的情况下扩大电池容量），AFE需要在每一个串联节点监测电芯电压等参数，而且新国标提升了对电池采样精度，误差和频率的要求，高端AFE一定更吃香。

所以我说AFE迎来风口有以下三个原因：

一、汽车领域400V平台向800V过渡。

以此前400V汽车平台为例，400V系统电动汽车电池电压一般在 360V 左右，为达到相应电压等级， 需要约120只电芯串联。如此大量的电芯串联，对电芯之间的电量一致性提出了更高要求，因此需要采用电池监测芯片对每一个电芯进行电压、电流检测。假如120只电芯串联（电芯并联的数量取决于电池容量），采用常见的 12- 16S AFE 芯片，则需要约 8-10 只 AFE 芯片。

根据电路原理，功率P=电压U×电流I，在相同功率下，电压越大，电流越小，相应地电流在传导过程中产生的热损耗也越小。因此，目前主流车企均布局高压平台。电压升高而电流减小，在高频情况下传统的IGBT器件在功耗上不再具有优势，SiC MOSFET器件也因此成为了高压平台的主流。

而常见的SiC MOSFET器件击穿电压一般为1200V，考虑安全余量，800V成为了车企高压平台电压的主流选择，AFE芯片的需求与电压基本成正比，因此平台电压从400V升高到 800V 将带动 AFE 需求翻倍成长。

第二、储能领域。

我在4年前的文章里预言过，中国能源自主的终极方案是新能源（光伏/风电）+特高压+储能。

因为光伏和风电是不稳定的电，直接上网会对整个电网造成重大冲击，严重会使得电网崩溃，因此需要储能系统来平缓出力，俗称调峰和调频。

调峰就是白天多余电的存起来晚上用，特别是光伏它晚上是不发电的，所以按照国家要求光伏储能必须配2-4小时的储能，调频是配合电网负载平抑短期内波动。

因此调峰储能系统多见于发电侧和用户侧，用户侧储能就是赚的是峰谷电差价，晚上便宜的电存起来第二天白天用。

而调频储能系统是给电网侧配套，赚的是电网奖励和补贴。

都是储能略有不同。

现在电网平衡工作实际上是由火电厂来干，这等于变相增加了火电厂的成本，这让火电厂苦不堪言，凭什么别人的锅要我来背？

储能方案有很多，比如抽水蓄能，化学能储能，熔盐储能，压缩空气，飞轮储能，氢能储能等等。

抽水蓄能效果最好，但是受地形影响太大，总不见得在西北戈壁滩风电旁边搞个水库吧，而且投入资金体量太大，光伏风电企业是真没办法自己搞这个。

熔盐储能是原来光热发电的延伸，原理是白天把二元盐类（钠硝酸盐+硝酸钾）加热，等晚上慢慢烧水用空气涡轮发电机发电慢慢释放电力，好处是符合西北光大光伏风电实际环境，投资不大，有一定的效益，缺点是效率太低，整个过程是富余电能加热二元盐——二元盐释放热量烧水——高温高压水蒸气带动发电机发电，这过程中太多能量被浪费了。

来自网络，光热电站

毕竟人类终极能源目标是如何低成本烧开水。

氢能储能和熔盐的逻辑类似，只不是换成了电解水制氢，如果氢不是直接用的话，再氢能发电一样有效率太低，太浪费的问题。

这两种方案都有点鸡肋，属于没办法的办法。

空气储能更夸张，成本更高，属于鸡肋中的鸡肋。

飞轮储能不同于前面三种，原理也很简单，在一个真空环境下带动，先用电动机带动一个大铁陀高速旋转，要用电的时候，开关一切换，变成大铁陀带动发电机发电，转换过程非常快，而且短期内电机出力惊人，算是动能储能的一种，属于把安倍定律和法拉第定律玩的起飞的方案。

飞轮储能系统技术与工程应用

飞轮好处非常明显，投资不大，装置简单，效率高，使用寿命极长，维护成本也非常低，瞬间功率爆发极强，具有单次放电成本极低，使用周期长，瞬间功率强的特点，缺点是没法长期储能，而且能储能的电量也比较有限。

像极了CPU里的L2级缓存。

因此飞轮多部署在电网侧，利用它的瞬发性给电网调频，瞬间高出力平抑电网的尖峰和尖谷，现在有不少火电厂用这个方案，搞一套飞轮装置来把背在身上的锅抬一抬，毕竟用飞轮调节出力，要比火电机组简单有效还低成本。

对了，我们航母上的电弹方案，也是飞轮储能方案的实际应用的一种，利用飞轮的瞬间高出力配合先进的电控系统（马明伟院士的杰作），把几十吨的战斗机弹出去，而且方便快捷安全还成本低，和灯塔国的蒸气弹射一比，妥妥的降维打击，灯塔国的航母战斗机出动频繁了，蒸气弹射弹多了会导致航母自身动力下降。

所以有些东西不是吹牛，是因为你有这技术，才会有超越人家的方案。

最后一个也是现在用最普遍的方案，化学能储能，也就是锂电池储能。

敲黑板，国家规定锂电池储能只能是磷酸铁锂，不准用三元，谁再跟我提三元储能，我40米大刀毫不犹豫砍下去。

锂电池好处不多说了，产业规模大，放电效率高，而且储能时间可长可短，也能瞬间放电，缺点是电池贵。现在还好，去年的锂电价格真的是吓死个人，而且电池都有循环寿命磷酸铁锂的寿命多在几千次，而且不同于汽车的是，储能侧的多次充放电比汽车频繁多，估计用不了三年电池就废了，要换又是成本，要便宜也可以找梯次电池，但是现在能找到的梯次电池还是太少，等以后汽车电池集中报废可能还能再试试。

对了这里插几句，网上奇葩太多，什么电动汽车电池报废污染环境，素不知现在车企都玩“如何榨干电动车全生命周期的价值”。

有车企已经开发出这样的套路，你买一辆新汽车开几年想换车，原车厂保底回购，然后拿去当网约车，再开几年，开到网约车都撑不下去，汽车拆解，能用的全回收，电池拿去当储能梯度电池，等储能的利用价值被榨干了，再把电池拆解，锂电池的什么隔膜，正负极之类的90%的都能回收，然后送到电池厂，再做成新电池卖。

榨的干干净净，真的是比我口袋都干净，至少中国市值最高街——滨江物联网街那家就是这么干的，佩服佩服。

杭州物联网街，中国市值最高的一条街

现在还有人提出用钠电池做储能，虽然钠点的循环次数比铁锂更少，但是只要足够便宜不失为一种可行的方案。

现在钠电成本还有点高，（普鲁士蓝白技术路线基本死不用看了，层状金属氧化物路线还能看看），但是毕竟是钠这东西实在太丰富了，大规模开发后成本也能做到足够低，以后成本一定会低到令人发指的状态，商业环境下抛开成本谈性能就是耍流氓，寿命到就换呗，你用餐巾纸的时候你会想抽一张还是两张的成本吗？

毕竟当瑞幸咖啡便宜到只有星巴克几分之一的价格的时候，还要啥自行车哦。

既然是电池，那么不用多说，BMS芯片你一颗都别想少，而且新国标下，你就必须用更高端的AFE芯片来满足国家标准，要求摆着呢。

第三是一些消费领域的长尾市场，这块AFE受益，但是远不如前2点的故事好听。

特别是第二的储能市场明显故事更大更好，储能市场未来都已经他喵的拍到万亿级市场空间了。AFE作为电化学储能的必备芯片，理应一直有比较高速的增长，空间巨大，此外储能行业的芯片导入难度远远小于车规芯片，车规芯片要求实在是太变态，蛋糕就那摆着，有本事就去抢一块。

拍一下AFE的空间

既然是画饼，那也得把逻辑说通。

以下这几段是我抄的，我真的不知道应该怎么算，问了很多搞模拟的大佬都说看好，但是他们自己也说不清楚。

根据WSTS数据，2022年全球BMIC市场规模约为114.7亿美元。受益于下游各应用市场快速发展，BMIC市场规模有望持续增长，其中2022年全球新能源汽车及储能领域的BMS AFE市场总规模达81亿元，2027年有望达320亿元，2022E-2027E CAGR有望达31.6%。

根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年中国模拟前端（AFE）行业市场行情监测及未来发展前景研究报告》显示，AFE全球模拟前端市场保持较快增速增长，2021年，全球模拟前端市场规模达到6.5亿美元，2017-2021年均复合增长率约为16.3%。模拟前端市场发展势头强劲，预计2027年，全球模拟前端市场将进一步增长至25.6亿美元。

根据财通证券的推算：

对于400V系统新能源车，假设需要8颗AFE芯片和1颗隔离通讯芯片。对于800V 系统新能源车，假设需要16颗AFE芯片和1颗隔离通讯芯片。22/23/24/25/26 年全球新能源车销量分别为 1200/1500/1900/2240/2500万辆。监测芯片单价约 5 美元，通讯芯片单价约 0.5 美元。

2021年全球新能源车领域 BMIC 市场规模约 2.81 亿美元，预计 2026 年将达到 15.13 亿美元，2021-2026 年 CAGR=40.07%。

2021年全球储能 BMIC 市场规模约0.45 亿美元，预计到2026年储能 BMIC 市场规模将达到 6.91 亿美元，2021-2026 年 CAGR=72.34%。此处假设 2026 年全球储能池装机规模达到450GWh， 但从储能电池端产能规划来看，全球储能BMIC市场的潜在规模可能更大。根据高工锂电数据，2022Q1 国内宣布扩产的储能电池项目总规模即达到 166GWh，未来储能市场 BMIC 需求量有望超出测算的范围，具有潜在的弹性空间。

其他还有部分长尾市场，如 UPS、玩具等，低速二轮车，其他消费类等。

因此根据几家预测机构给的预测数据结合实际情况，AFE到2027年左右合理的市场规模应该是一个150-300亿元之间的空间。再考虑到中国是全世界最大的动力电池，电动汽车，新能源，储能产业链的龙头地位，我估计60%-70%的AFE都会被中国使用，因此对于中国的模拟IC公司而言，至少是一个百亿级别的广阔空间。

在目前低迷环境下，也算是一个细分高增速的市场。当然具体情况，大家直接去调研。有对这个行业的有深刻研究的大佬，也可以留言探讨。