隨著新能源汽車的迅猛崛起以及相關技術的不斷完善，電動汽車正迅速取代燃油車，成為新一代的出行首選。在這股熱潮中，與安全相關的組件，如BDU（Battery Disconnect Unit，電池包斷路單元）和PDU（Power Distribution Unit，高壓配電單元）扮演著舉足輕重的角色，受到高度關注。作為電動汽車高壓系統的「心臟」，PDU不僅掌控著充放電的節奏，還時刻守護著電路的安全，避免過載和短路的風險。它更是高壓採樣、低壓控制等關鍵功能的執行者，為電動汽車的穩定運行提供了堅實的保障。

而作為電池包狀態監測和安全防護重要一環的BDU，專為電池包設計，也是配電盒的另一種形式。目前BDU都是根據車廠需求定制，因此收集客戶需求及客戶整車電氣性能非常重要。根據BDU在電池包的位置，可以分為電池箱內安裝式和箱外安裝式（也稱為Battery Junction Box）。一般情況下，PDU和BDU的功能會有重疊，不同的主機廠會有不同的設計思路來決定是選用PDU還是BDU。為了方便說明，以下我們以功能覆蓋面更大的PDU為例來展開應用分析。

機構數據顯示，全球PDU市場預計未來六年年複合成長率（CAGR）為22%，到2029年將達到67.1億美元。亞太地區作為最大的市場，佔有大約70%的市場份額。而中國作為亞太地區最大的新能源乘用車市場，其對PDU市場的貢獻與影響不言而喻。作為電池包的重要部件，隨著中國市場乘用車向高壓化趨勢演變，以及動力電池走向高度集成化、極致降本、高安全等，整車廠對於PDU部件的需求也有了新的變化。

綜合近些年來看PDU的發展趨勢，PDU都呈現出與其他部件集成的趨勢，如PDU與BMS或VCU集成，並進行模組化、標準化設計，更加注重安全性；在800V的趨勢下，PDU和BDU對電壓、电流監測及相關的電氣等級，以及電氣工況複雜程度等指標有了更高的要求。

無論PDU之後如何變化，PDU最核心的兩個功能應該是一直不變的，分別是：管理所有高壓分配並為高壓電氣系統提供集中保護。管理和保護的前提是準確的監測系統，以如下的PDU產品規格書為例：

為了符合對應的ASIL功能安全等級，我們不難看出PDU控制板需要分別監測和管理：

• 電壓監測（自檢）
• 總壓監測
• 電流監測
• 溫度監測
• 絕緣監測
• 高壓互鎖監測
• 撞擊監測
• 振動監測
• 通訊管理
• 管理繼電器/斷路器/保險絲進行過流保護、短路保護等
• 符合功能安全ASIL-C或D

針對上述需求，新唐科技在2023年9月正式量產了針對電池包監控專用晶片——PMIC (Pack Monitoring IC) KA84917UA。它與新唐科技BM-IC和COM-IC配合使用的典型系統應用框圖之一如下：

KA84917UA的典型產品特性包括：

• 支援電池包總壓監測、電流、絕緣監測等功能
• 支援高邊或低邊電流感測器，電流測量精度<0.3%
• 針對功能安全內建完全冗餘測量系統
• 支援隔離雙向菊花鏈通訊，通訊速度最高可達5Mbps
• 配合同系列的電池管理晶片（KA84950/30）可支援V-I同步測量，提供業界最快同步10 µS
• 提供12通道GPIO，可用於一般輸出控制、類比輸入和ADC採樣通道
• 提供SPI Master接口，可支援連接2個SPI從機設備
• 提供I²C序列介面
• 設計符合ISO-26262安全體系，支援最高功能安全等級ASIL-D
• 符合AEC-Q100元件安全認證
• 封裝：48-pin QFP

結合上文整理的PDU功能需求表，KA84917UA可以完成總壓、電流和絕緣阻抗的直接測量。其他電壓（自檢）、溫度、高壓互鎖監測等，可以選擇用12通道的GPIO（ADC通道）來實現測量。至於碰撞和振動監測，根據帶傳感器或無傳感器檢測方式，分別選擇I2C、SPI或GPIO來實現。通訊部分，KA84917UA支援SPI隔離通訊、菊花鏈通訊和CAN通訊（通過MCU）。最後的監測保護動作，包括保險絲主動熔斷、繼電器或斷路器控制，可以根據實際應用需求，以GPIO（信號輸出）或SPI驅動器等形式來實現。在功能安全方面，KA84917UA除了採用目前業界最高的高壓絕緣工藝 – SOI（Silicon On Insulator）外，還採用了完全冗餘的測量系統，方便客戶實現ASIL-D功能安全。

由於本文篇幅所限，無法一一詳細列舉分析KA84917UA在PDU和BDU中的細節應用，以及KA84917UA對應的產品特性細節參數。總而言之，新唐科技PMIC是一款適合PDU和BDU應用的系統監控晶片，可以大幅簡化客戶設計，提升產品的安全性與穩定性，並實現產品的快速上市。

新唐科技長期耕耘電池管理和模擬元件產品，並已形成完善的產品與技術路線圖。若有進一步的應用探討或產品需求，請關注新唐科技官方網站（www.nuvoton.com）相關資訊，並聯繫新唐科技的相關同事。