如何为电动及园艺工具选择BMS和电机控制器

电动与园林工具市场正经历一场重大转型，朝着更智能、更安全、更互联的产品方向发展。在无绳化便利性、自动化，以及能效需求不断增长的推动下，工具制造商正在寻求紧凑且高度集成的解决方案，以在将设计复杂度降至最低的同时，最大化产品性能与可靠性。Qorvo在电机控制和电池管理领域的系统级技术，助力多个市场领域实现新一代智能、自主，且用户友好的工具。

本文将探讨Qorvo电池管理系统（BMS）如何支持中压范围内的多种电池化学体系，实现快速充电与更长的电池寿命。同时重点介绍Qorvo电机控制器如何提供园艺工具所需的高扭矩，使其能够应对严苛工况与复杂地形。

市场与应用格局

电动及园艺工具市场正快速扩张，全球营收预计将从2022年的370亿美元攀升至2032年的540亿美元。无绳工具作为增长最快的细分领域，目前出货量占比已超过60%，预计到2032年销售额将翻一番。电钻和起子机预计将占销售额的34.5%，而电池驱动户外设备的需求持续加速，推动电池应用的强劲增长。

Qorvo如何将设计难题转化为优化方案

电动及园艺工具的开发工程人员面临诸多关键设计挑战，例如：

• 在电池供电应用中最大化续航时间与能效，同时应对电芯漂移问题（该问题会缩短运行时间和使用寿命）
• 在紧凑设计中实现高扭矩与低噪音
• 确保恶劣环境下的电机控制安全可靠
• 降低BOM成本与PCB占板面积，同时提升用户安全性

Qorvo通过高度集成的电池管理系统（BMS）和电机控制器件（MCD）应对上述需求，这些器件集成了ARM® Cortex® MCU、PMIC、可配置模拟前端（AFE），以及内置保护功能。

PAC22140与PAC25140 BMS器件支持多种电芯化学体系下的高串数配置（10S–20S，“S”为串数后缀），并提供精准监测、先进安全机制，和主动电芯均衡功能，有效延长续航时间与电池寿命。硬件级保护功能——包括过充、过放、短路及热保护——可独立于MCU代码运行，实现快速响应。集成算法提升了荷电状态（SOC）与健康状态（SOH）的估算精度，内置诊断功能与通信接口更支持预测性维护和无缝系统集成。通过整合MCU、电源管理与AFE功能，设计人员可显著降低BOM成本、加快产品上市速度，并实现跨平台设计扩展。

 

图1，采用Qorvo BMS和MCD的关键优势概述

 

在电机控制方面，Qorvo的解决方案，如PAC55711和ACT72350，将高电机效率与多模式电源管理、Vds感测以及可配置AFE相结合，实现了精确的扭矩和转速控制。这些特性可在不同负载条件下优化运行时间和性能表现，同时防止过载、过流，及过热。凭借看门狗定时器、集成式故障检测，和高阶电源调节功能，Qorvo电机控制器打造了稳健、紧凑，且可靠的解决方案。

Qorvo的BMS与MCD产品组合共同构建了一个可扩展平台，有效降低设计复杂度、提升安全性，并助力OEM厂商打造更智能、续航更长、效率更高的无绳电动工具与园林工具。

参考设计框图

Qorvo的参考设计框图凸显电动工具中电池管理与电机控制的无缝集成。一个典型系统可采用PAC22140或PAC25140进行智能电池监测，并搭配ACT72350实现BLDC电机控制。如下图所示，电机控制器位于工具（如电钻）内部，而电池管理控制器则安装在电池组内。

 

图2：应用场景中BMS与MCD的高级参考设计

 

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