新唐車載級高壓技術AFE產品在各級別新能源車的應用分析
當前新能源汽車電池產業正經歷多維度、多方向的快速發展,針對動力電池的電池管理系統(BMS)也各有其發展路徑,市場上的一些共同選擇清楚地指明了發展的方向。考慮到各級別新能源車的現狀,單一維度的標示很難全面描述各級別車輛的應用需求,因此我們將以圖1-1為基礎做一簡要分析,作為探討的起點。
圖1-1
隨著各國低碳政策的推動和民眾生活需求的提升,眾所周知,目前最大的需求市場正從A00/A0級逐漸轉向A/B級。從上圖可見,電池容量及相應的電池包電壓,或者簡單說就是電池包的串聯數量,也將朝向100串、200串,甚至更多。這對於電池本身的設計以及BMS AFE產品的特性提出了新的全面性挑戰,需要應對更高電壓帶來的耐壓、絕緣等安全問題,同時也需要更有效地管理電池的充電狀態(SOC)和健康狀態(SOH)等性能挑戰。此外,這也意味著BMS廠商、電池製造商,以及汽車製造商將如何應對現有產品和未來新產品所帶來的一系列管理挑戰。
考慮到這些因素,新唐科技採用獨特技術設計生產的車載級AFE產品,能提供高安全性、長續航力、平台化的新能源汽車動力電池解決方案。安全性、長續航力、平台化一直是新唐科技BMS AFE設計理念的核心,數十年來始終致力於為客戶提供優質服務。
圖2-1
【安全性】新唐科技強調同時重視「本質安全」和「功能安全」,認為兩者有效結合才是真正的安全保障。所謂的「本質安全」,簡單來說就是晶片本身的堅固性。新唐科技推出的車載級AFE產品不僅符合業界最高的功能安全等級ASIL D,還將SOI(Silicon On Insulation)技術成功應用於BMS AFE產品,以實現「本質安全」的目標,已經量產超過千萬片並投入使用。
相較於傳統的EPI製程,SOI製程需求更高的製程電壓和相應的技術支持,但這些製程要求也帶來了更優越的產品特性。除了顯著的高電壓衝擊耐受性外,在圖3-1中顯示的SOI製程示意圖中,我們清楚看到晶片內部的功能模組經由DTI(Deep Trench Isolation)製程分隔到獨立的絕緣區域,這有效改善了晶片內部的寄生元件、噪音和漏電流問題,提升了產品的表現。
圖3-1
另一方面,新唐科技各系列電池管理相關產品,包括車載級AFE產品,均採取全冗餘設計,可以有效避免共模失效。全鏡像的設計不僅方便客戶進行設計和制定電池安全策略,工程師們還可以利用兩套鏡像的採集系統進行創新設計,提供新的價值點。新唐科技認為,"SOI工藝 + 全冗餘" 才能真正實現 "安全的冗餘"。
圖3-2
最後,新唐科技也不會忽略通訊的安全性。更大範圍的通訊安全層設計、支援雙向菊花鏈、更快速且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度。
【長續航】深度的SOC測算要求AFE提供高採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,影響使用者體驗。
新唐科技採用的SOI工藝,有別於目前業界普遍採用的傳統EPI工藝。
圖3-3
從上圖3-3,我們可以清楚地了解到新唐科技的車載級AFE產品可以提供全範圍的精度,並在技術規格書中提供具體有效的保障。
【平台化】新唐科技提供業界最高的AFE產品(最高可達25串),具有強大的兼容性。
以新唐科技的20串AFE KA84933UA為例:
圖3-4
KA84933UA明顯有利於優化電池模組兼容性,滿足多組18S電池設計的組合需求。高串數設計的特性滿足了BMS廠商對平台化的需求,為電池廠商的電池庫存管理優化和管理成本優化提供了可能,也方便了整車廠在保供策略中實現供應多樣性。
同時,高串數設計所提供的系統成本優勢是顯而易見的。以新唐科技的25串AFE KA84950UA為例:
圖3-5
隨著AFE使用數量的減少,系統的安全風險節點也隨之減少,系統輪詢速率提升,從而變相提高了系統安全性。
綜上所述,新唐科技基於高壓SOI工藝、完全冗餘、全生命周期高採集精度、高串數的設計,推出了KA849xx系列車載級AFE產品,這些產品非常適合新能源汽車電池的發展路徑。這可以為現有硬體同質化嚴重的現實狀況提供另一種高效的設計思路,並衍生出許多新的設計應用。
新唐科技長期耕耘BMS AFE產品,並形成了完善的產品和技術路線圖。更多產品資訊,請持續關注新唐科技網站相關資訊。