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  新唐汽車級高壓工藝AFE產品應用分析

  當今新能源汽車電池行業(yè)正在經歷多維度多方向的快速發(fā)展，針對動力電池的電池管理系統(tǒng)(BMS)也有各自的發(fā)展路圖，然后一些市場的共性選擇說明了較為明確的發(fā)展方向。由于各級別新能源車的現狀，很難用單維度圖標來說明各級別汽車的應用需求情況，因此僅以下圖1-1來做個大致的簡單分析說明，以拋磚引玉。

  隨著各國低碳政策的展開以及人們對于生活需求的不斷升級，眾所周知目前最大需求細分市場正在從A00/A0級過度到A/B級。從上圖可知，電池容量及對應的電池包電壓，或者簡單歸結為電池包的串數也將隨之過度到100串、200串，乃至更多串數。這對電池本身的設計和BMS AFE產品的特性也提出了新的全面性挑戰(zhàn)，意味著需要面對更高的電壓所帶來耐壓、絕緣等安全方面的挑戰(zhàn)，也意味著如何更高效管理電池荷電狀態(tài)(SOC)和電池健康狀態(tài)(SOH)等性能方面的挑戰(zhàn)，甚至意味著BMS廠商、電池廠商、汽車廠商如何管理既有產品以及未來新產品所帶來的一系列管理上的挑戰(zhàn)。

  有鑒于此，新唐科技采用獨有技術設計生產的汽車級AFE產品可以提供高安全性、長續(xù)航、平臺化的新能源汽車動力電池解決方案。安全性、長續(xù)航、平臺化是新唐科技一以貫之的BMS AFE設計理念，十數年來始終為客戶提供高品質服務。

圖2-1

  安全性

  新唐科技提倡“本質安全”和“功能安全”并舉，并認為兩者的有效結合才是“真正的安全”。

  所謂“本質安全”，簡而言之就是芯片本身的魯棒性。新唐科技推出的汽車級AFE產品除了符合業(yè)界最高的功能安全等級ASIL D外，新唐科技將SOI(Silicon On Insulation)工藝成熟應用到BMS AFE產品中，來達成“本質安全”的目標，并已經量產上車超過超千萬片。

  SOI工藝相比于傳統(tǒng)的EPI工藝需要更高的工藝電壓和對應的工藝技術，更高的工藝要求也帶來了更好的產品特性，除了顯而易見的更高的電壓沖擊耐受裕量。從下圖3-1所示SOI工藝后的示意圖，我們還可以清楚的看到芯片內部的功能模塊被DTI(Deep Trench Isolation)工藝分隔到單獨的絕緣區(qū)間，因此在芯片內部的寄生分量、噪聲以及漏電流方面有更好的表現。

圖3-1

  另一方面，新唐科技各系列電池管理相關產品，包括汽車級AFE產品，均采取完全冗余設計，可以十分有效的避免共模失效。完全鏡像的設計不僅僅方便客戶設計，方便電池安全策略設計，而且工程師們由兩套鏡像的采集系統(tǒng)衍生出的創(chuàng)新設計可以提供新的價值點。新唐科技認為“SOI工藝 +完全冗余”，才可以真正實現“安全的冗余”。

圖3-2

  最后，通訊的安全性新唐科技也不會忽略，更大范圍的通訊安全層設計、支持雙向菊花鏈、更快速更多樣的通訊速率設置等特性，可以有效兼顧通訊安全性和高速率。

  長續(xù)航

  深度的SOC測算要求AFE提供高采集精度和高度一致的V-I同步測量。新唐科技認為真正的“精度”不僅僅是當前的高精度，更應該是電池全生命周期的精度保障。否則，電池的使用壽命和深度的SOC無從談起，從而導致“里程焦慮”等一系列問題，影響用戶體驗。

  新唐科技采用的SOI工藝，區(qū)別于目前業(yè)界普遍采用的傳統(tǒng)EPI工藝。

圖3-3

  從上圖3-3所示，我們可以清晰了解到新唐科技的汽車級AFE產品可以提供全范圍的精度，并在技術規(guī)格書中提供具體有效的保障。

  平臺化

  新唐科技提供業(yè)界最高(最高25串)AFE產品，不僅可以提供強兼容

  以新唐科技的20串AFE KA84933UA為例：

圖3-4

KA84933UA明顯有利于優(yōu)化電芯模組兼容性，滿足多組18S電芯設計的組合。高串數設計的特性滿足了BMS廠商對平臺化的需求，為電池廠商的電芯庫存管理優(yōu)化和管理成本優(yōu)化提供了可能性，也方便了主機廠的保供策略中的供應多樣性。

  與此同時，高串數設計所提供的系統(tǒng)成本優(yōu)勢是顯而易見的。

  以新唐科技的25串AFE KA84950UA為例：

圖3-5

  隨著AFE使用數量的減低，系統(tǒng)安全風險節(jié)點隨之減少，系統(tǒng)輪詢速率提升，從而也同時變相提升了系統(tǒng)安全性。

  綜上所述，新唐科技基于高壓SOI工藝、完全冗余、全生命周期高采集精度、高串數的設計而推出的KA849xx 系列汽車級AFE產品十分適配新能源汽車電池的發(fā)展路圖，可以為現有硬件同質化嚴重的現實狀況提供另一種高效的設計思路，可以衍生出很多新的設計應用。

  新唐科技長期耕耘各位BMS AFE產品，并形成了完善的產品和技術路圖。