新唐汽車(chē)級(jí)高壓工藝AFE產(chǎn)品應(yīng)用分析
當(dāng)今新能源汽車(chē)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(chē)的現(xiàn)狀,很難用單維度圖標(biāo)來(lái)說(shuō)明各級(jí)別汽車(chē)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(kāi)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B(niǎo)MS廠商、電池廠商、汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(jiàn)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(chē)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(chē)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(shū)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(jiàn)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(chē)級(jí)AFE產(chǎn)品十分適配新能源汽車(chē)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。