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  新唐汽車級(jí)高壓工藝AFE產(chǎn)品應(yīng)用分析

  當(dāng)今新能源汽車電池行業(yè)正在經(jīng)歷多維度多方向的快速發(fā)展，針對(duì)動(dòng)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(chǎng)的共性選擇說(shuō)明了較為明確的發(fā)展方向。由于各級(jí)別新能源車的現(xiàn)狀，很難用單維度圖標(biāo)來(lái)說(shuō)明各級(jí)別汽車的應(yīng)用需求情況，因此僅以下圖1-1來(lái)做個(gè)大致的簡(jiǎn)單分析說(shuō)明，以拋磚引玉。

  隨著各國(guó)低碳政策的展開以及人們對(duì)于生活需求的不斷升級(jí)，眾所周知目前最大需求細(xì)分市場(chǎng)正在從A00/A0級(jí)過(guò)度到A/B級(jí)。從上圖可知，電池容量及對(duì)應(yīng)的電池包電壓，或者簡(jiǎn)單歸結(jié)為電池包的串?dāng)?shù)也將隨之過(guò)度到100串、200串，乃至更多串?dāng)?shù)。這對(duì)電池本身的設(shè)計(jì)和BMS AFE產(chǎn)品的特性也提出了新的全面性挑戰(zhàn)，意味著需要面對(duì)更高的電壓所帶來(lái)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(chǎn)品以及未來(lái)新產(chǎn)品所帶來(lái)的一系列管理上的挑戰(zhàn)。

  有鑒于此，新唐科技采用獨(dú)有技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的汽車級(jí)AFE產(chǎn)品可以提供高安全性、長(zhǎng)續(xù)航、平臺(tái)化的新能源汽車動(dòng)力電池解決方案。安全性、長(zhǎng)續(xù)航、平臺(tái)化是新唐科技一以貫之的BMS AFE設(shè)計(jì)理念，十?dāng)?shù)年來(lái)始終為客戶提供高品質(zhì)服務(wù)。

圖2-1

  安全性

  新唐科技提倡“本質(zhì)安全”和“功能安全”并舉，并認(rèn)為兩者的有效結(jié)合才是“真正的安全”。

  所謂“本質(zhì)安全”，簡(jiǎn)而言之就是芯片本身的魯棒性。新唐科技推出的汽車級(jí)AFE產(chǎn)品除了符合業(yè)界最高的功能安全等級(jí)ASIL D外，新唐科技將SOI(Silicon On Insulation)工藝成熟應(yīng)用到BMS AFE產(chǎn)品中，來(lái)達(dá)成“本質(zhì)安全”的目標(biāo)，并已經(jīng)量產(chǎn)上車超過(guò)超千萬(wàn)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(duì)應(yīng)的工藝技術(shù)，更高的工藝要求也帶來(lái)了更好的產(chǎn)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(nèi)部的功能模塊被DTI(Deep Trench Isolation)工藝分隔到單獨(dú)的絕緣區(qū)間，因此在芯片內(nèi)部的寄生分量、噪聲以及漏電流方面有更好的表現(xiàn)。

圖3-1

  另一方面，新唐科技各系列電池管理相關(guān)產(chǎn)品，包括汽車級(jí)AFE產(chǎn)品，均采取完全冗余設(shè)計(jì)，可以十分有效的避免共模失效。完全鏡像的設(shè)計(jì)不僅僅方便客戶設(shè)計(jì)，方便電池安全策略設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)可以提供新的價(jià)值點(diǎn)。新唐科技認(rèn)為“SOI工藝 +完全冗余”，才可以真正實(shí)現(xiàn)“安全的冗余”。

圖3-2

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

  長(zhǎng)續(xù)航

  深度的SOC測(cè)算要求AFE提供高采集精度和高度一致的V-I同步測(cè)量。新唐科技認(rèn)為真正的“精度”不僅僅是當(dāng)前的高精度，更應(yīng)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(wú)從談起，從而導(dǎo)致“里程焦慮”等一系列問(wèn)題，影響用戶體驗(yàn)。

  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(jí)AFE產(chǎn)品可以提供全范圍的精度，并在技術(shù)規(guī)格書中提供具體有效的保障。

  平臺(tái)化

  新唐科技提供業(yè)界最高(最高25串)AFE產(chǎn)品，不僅可以提供強(qiáng)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(shè)計(jì)的組合。高串?dāng)?shù)設(shè)計(jì)的特性滿足了BMS廠商對(duì)平臺(tái)化的需求，為電池廠商的電芯庫(kù)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(jī)廠的保供策略中的供應(yīng)多樣性。

  與此同時(shí)，高串?dāng)?shù)設(shè)計(jì)所提供的系統(tǒng)成本優(yōu)勢(shì)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(shù)量的減低，系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)隨之減少，系統(tǒng)輪詢速率提升，從而也同時(shí)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?dāng)?shù)的設(shè)計(jì)而推出的KA849xx 系列汽車級(jí)AFE產(chǎn)品十分適配新能源汽車電池的發(fā)展路圖，可以為現(xiàn)有硬件同質(zhì)化嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)狀況提供另一種高效的設(shè)計(jì)思路，可以衍生出很多新的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

  新唐科技長(zhǎng)期耕耘各位BMS AFE產(chǎn)品，并形成了完善的產(chǎn)品和技術(shù)路圖。