隨著中國等主要汽車市場基於長續航和高效快充等因素的考量，實際應用傾向於800V，甚至未來1000V大電池平台。同時，大型集裝箱儲能系統在完善了熱管理技術後，不斷提升電池管理系統電壓至1500V平台，甚至更高電壓平台。兩個鋰電池主要應用市場不約而同都出現了高壓多串大電池包的應用趨勢。

以上的市場需求和應用趨勢，對於電池管理系統設計者提出了如何更好地管理更大電池堆疊或更多串電池的挑戰。

這個挑戰所帶來具體課題是方方面面的。 例如，電池管理拓撲不再適用集中式或分散式的簡單分類，而是更合適採用以分散式為主，結合集中式優點的混合式拓撲方式等等。 由於涉及課題太多，篇幅所限我們今次只選擇系統回應速度以及相關的安全性的角度來分享我們的觀點。

眾所周知，先前由於電池包的實際應用串數及平衡安全性後的性價比考量，因此目前無論是汽車的400V及以下電池平台，還是800V以下儲能系統平台，大多以集中式為主，並採用菊花鏈通訊作為各CMU（Cell Monitoring Unit）之間的橋梁，最終集中在BCU（Battery Control Unit）進行相應電池電芯監控管理。

集中式的優勢是拓撲簡單、管理方便、性價比高。然而，在安全性上，尤其是電池失控後的響應速度上，則不如分布式拓撲。分布式則具有系統龐大、管理層級過多、性價比偏低的劣勢。那麼，是否有方案可以融合兩者的優勢，並弱化兩者的劣勢呢？以20串及以上高串數電池包為基礎來構建800V及以上平台，盡量減少通訊風險節點和安全風險節點的同時，提升菊花鏈通訊速率來提高響應速度，最大化集中式的高性價比，並部分引入分布式的分級管理。

在以往電池串數不多時，無疑集中式是更適合的選項。電池失控造成的邊際效應可以透過MCU端的電池功能安全鏈路和大範圍診斷來盡可能管控，滿足安全性需求。然而，隨著電池電壓平台的階躍式提升，以及所管理電池串數的急劇增加，不可避免地會出現響應速度及安全性的降低。如果我們希望在不影響系統性價比的情況下，提升響應速度及相關安全性，那麼就必須盡可能提升集中式架構本身的響應速度，同時減少分布式分層管理的層數。

依據這個思路，我們再來看看集中式架構中，影響響應速度的因素以及提升的方向。

首先，電池電芯數量。當BMS（Battery Management System）平台電壓確定後，電池電芯的總串數也隨之固定。只要AFE的採集通道沒有浪費過多（空置），則總體採集時間也是固定的，對響應速度幾乎沒有影響。如果提高AFE的採集速度，減少採集時間的開銷，則可以提升響應速度。

其次，AFE通訊時間的花費。AFE在通訊部分的時間花費主要與電流傳播速度、隔離器（變壓器/電容）以及AFE本身有關。電流在電線中的傳播速度差不多就是光速，因此相對的延遲幾乎可以忽略不計。現在主流的隔離變壓器對信號的延遲為奈秒級（nS），幾乎不會超過100nS，因此可以忽略不計。因此，AFE本身的通訊時間花費也是影響響應的因素之一。如果盡量減少系統內AFE使用的數量，同時提升通訊速度，也可以提升響應速度。

最後，MCU通訊速度。MCU對外通訊的速度取決於MCU本身的主頻及通訊接口等因素。一旦選型確定後，時間開銷基本固定。

從上述簡單分析可得知，MCU是固定時間花費，隔離器納秒級延遲的改善不顯著，而AFE在時間花費上的改善卻可以大幅提升系統響應及相關的安全性。

在系統響應改善措施中，減少AFE使用數量將帶來最顯著的改善效果，其次是提升AFE菊花鏈通訊速度和安全性，最後是菊花鏈相關隔離器、線束等。

新唐科技最新推出業界最高25串的第四代電池監控晶片系列產品。這個系列包含了一組套片，其中包括電池電芯監控晶片（BM-IC）、電池包監控晶片（PM-IC）和隔離通訊晶片（COM-IC）。下圖為簡要的BMS系統架構和對應產品型號。

相關產品特性請訪問新唐科技網站：https://www.nuvoton.com 查詢。

新唐科技的BMIC最高可管理25串電池電芯，因此以800V電池系統平台為例，AFE的使用數量將減少35% ~ 45%，同時新唐科技的AFE產品內部集成了全溫範圍的高精度ADC，精度可達1.5mV，並具有高達20us/ch的轉換速率。AFE數量減少35% ~ 45%以及採集速度的提升，意味著系統響應速度也會有相應提升。再考慮到系統失效率與元件失效率的聯動關係，AFE的減少將使得系統安全節點隨之減少，系統失效風險也隨之降低。同時，隨著AFE使用數量的減少，以AFE為核心的BOM成本也會隨之減少，性價比得到提升。

其次，新唐科技BMIC內建的菊花鏈通訊，最高通訊速度可達4MHz，相較於目前市場主流應用的2.5MHz，提升了約60%。

最後，新唐科技在每一代電池監控系列產品中始終秉持高安全性的設計理念與技術，例如SOI（Silicon On Insulation）高壓工藝、完全冗餘設計、雙向菊花鏈等，也被應用於最新的第四代電池監控晶片中。這些技術大幅提升了AFE產品和系統的穩健性，在有效提升系統響應的同時，也提高了安全性。

綜上所述，高串數AFE產品是目前平衡800V汽車電池或1500V集裝箱儲能電池平台，在安全性、系統響應和性價比三方面最合適的選擇。新唐科技是業界唯一提供超過20串AFE產品，並同時擁有超過10年市場實際應用經驗的廠商。

新唐科技期待與業界相關客戶深度合作，共同提供安全、穩定、高性價比的電池產品。歡迎大家訪問新唐科技相關網站或新唐代理商進行進一步諮詢。