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新唐汽车级高压工艺AFE产品的应用分析
2023-11-01 341次

  新唐汽车级高压工艺AFE产品应用分析

  当今新能源汽车电池行业正在经历多维度多方向的快速发展,针对动力电池的电池管理系统(BMS)也有各自的发展路图,然后一些市场的共性选择说明了较为明确的发展方向。由于各级别新能源车的现状,很难用单维度图标来说明各级别汽车的应用需求情况,因此仅以下图1-1来做个大致的简单分析说明,以抛砖引玉。

  

 

 

  随着各国低碳政策的展开以及人们对于生活需求的不断升级,众所周知目前最大需求细分市场正在从A00/A0级过度到A/B级。从上图可知,电池容量及对应的电池包电压,或者简单归结为电池包的串数也将随之过度到100串、200串,乃至更多串数。这对电池本身的设计和BMS AFE产品的特性也提出了新的全面性挑战,意味着需要面对更高的电压所带来耐压、绝缘等安全方面的挑战,也意味着如何更高效管理电池荷电状态(SOC)和电池健康状态(SOH)等性能方面的挑战,甚至意味着BMS厂商、电池厂商、汽车厂商如何管理既有产品以及未来新产品所带来的一系列管理上的挑战。

  有鉴于此,新唐科技采用独有技术设计生产的汽车级AFE产品可以提供高安全性、长续航、平台化的新能源汽车动力电池解决方案。安全性、长续航、平台化是新唐科技一以贯之的BMS AFE设计理念,十数年来始终为客户提供高品质服务。

  

 

2-1

 

  安全性

  新唐科技提倡“本质安全”和“功能安全”并举,并认为两者的有效结合才是“真正的安全”。

  所谓“本质安全”,简而言之就是芯片本身的鲁棒性。新唐科技推出的汽车级AFE产品除了符合业界最高的功能安全等级ASIL D外,新唐科技将SOI(Silicon On Insulation)工艺成熟应用到BMS AFE产品中,来达成“本质安全”的目标,并已经量产上车超过超千万片。

  SOI工艺相比于传统的EPI工艺需要更高的工艺电压和对应的工艺技术,更高的工艺要求也带来了更好的产品特性,除了显而易见的更高的电压冲击耐受裕量。从下图3-1所示SOI工艺后的示意图,我们还可以清楚的看到芯片内部的功能模块被DTI(Deep Trench Isolation)工艺分隔到单独的绝缘区间,因此在芯片内部的寄生分量、噪声以及漏电流方面有更好的表现。

  

 

3-1

 

  另一方面,新唐科技各系列电池管理相关产品,包括汽车级AFE产品,均采取完全冗余设计,可以十分有效的避免共模失效。完全镜像的设计不仅仅方便客户设计,方便电池安全策略设计,而且工程师们由两套镜像的采集系统衍生出的创新设计可以提供新的价值点。新唐科技认为“SOI工艺 +完全冗余”,才可以真正实现“安全的冗余”。

  

 

3-2

 

  最后,通讯的安全性新唐科技也不会忽略,更大范围的通讯安全层设计、支持双向菊花链、更快速更多样的通讯速率设置等特性,可以有效兼顾通讯安全性和高速率。

  

 

  长续航

  深度的SOC测算要求AFE提供高采集精度和高度一致的V-I同步测量。新唐科技认为真正的“精度”不仅仅是当前的高精度,更应该是电池全生命周期的精度保障。否则,电池的使用寿命和深度的SOC无从谈起,从而导致“里程焦虑”等一系列问题,影响用户体验。

  新唐科技采用的SOI工艺,区别于目前业界普遍采用的传统EPI工艺。

  

 

3-3

 

  从上图3-3所示,我们可以清晰了解到新唐科技的汽车级AFE产品可以提供全范围的精度,并在技术规格书中提供具体有效的保障。

  

 

  平台化

  新唐科技提供业界最高(最高25串)AFE产品,不仅可以提供强兼容

  以新唐科技的20串AFE KA84933UA为例:

  

 

3-4

 

KA84933UA明显有利于优化电芯模组兼容性,满足多组18S电芯设计的组合。高串数设计的特性满足了BMS厂商对平台化的需求,为电池厂商的电芯库存管理优化和管理成本优化提供了可能性,也方便了主机厂的保供策略中的供应多样性。

  与此同时,高串数设计所提供的系统成本优势是显而易见的。

  以新唐科技的25串AFE KA84950UA为例:

  

 

3-5

 

  随着AFE使用数量的减低,系统安全风险节点随之减少,系统轮询速率提升,从而也同时变相提升了系统安全性。

  综上所述,新唐科技基于高压SOI工艺、完全冗余、全生命周期高采集精度、高串数的设计而推出的KA849xx 系列汽车级AFE产品十分适配新能源汽车电池的发展路图,可以为现有硬件同质化严重的现实状况提供另一种高效的设计思路,可以衍生出很多新的设计应用。

  新唐科技长期耕耘各位BMS AFE产品,并形成了完善的产品和技术路图。

 

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