从TI到海思，车规级BMS AFE需求激增下的新品进展揭秘

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电子发烧友原创 章鹰
        电池管理系统（BMS）就像锂离子电池组的“大脑”，它监督和协调集团内的每个电池单元，以确保安全高效的运行。模拟前端 （AFE） 是 BMS 中的关键组件，该监控芯片具有多个采样通道，可以监控电压和温度以保持电池健康。BMS在智能手机、笔记本电脑、工业、储能和新能源汽车等众多领域应用的重要性日益凸显。
        无论是新能源汽车，还是储能，对BMS来说最关键的技术就是电芯参数的采集和防护，即AFE技术。BMS AFE芯片技术门槛很高，由于涉及到产品安全，需要长期深耕。在BMS AFE领域，全球核心模拟前端（AFE） 制造商主要包括ADI、TI、Renesas 和 NXP、Microchip Technology等。前四家合计占据9成的市场份额，能提供车规级的BMS AFE也为数不多，包括TI、ADI、英飞凌、NXP、瑞萨等。
        2月18日，上海海思在官方微信宣布，自研BMS AFE芯片正式亮相。本文将集中为工程师分析BMS AFE芯片市场规模，并且为大家汇总四家大厂的BMS AFE芯片新品。
新能源汽车高速增长，带动车规BMS AFE需求上量
        近年来，全球新能源汽车市场渗透率持续增长，国际调研机构Canalys预估2028年全球新能源汽车将达到3000万辆。近日，Yole Group 旗下的 Yole Intelligence 发布预测，随着全球新能源汽车在未来的持续渗透，BMS 市场总额将从 2022 年的 50 亿美元飙升至 2028 年的近120亿美元。在此期间，复合年增长率为 15.6%。到 2028 年，BMS AFE市场将超过20亿美元。同年，微控制器市场将增加到约 13 亿美元。到 2028 年，所需的各种传感器应该达到 35 亿美元。

        在电池管理芯片行业，欧美厂商TI、ADI、瑞萨和NXP占据大头。但是现在也有国内电池管理芯片企业在消费级和工业级市场的产品已经实现营收和量产，比如杰华特、比亚迪半导体、茂睿芯、创芯微、中微半导体等。但是在车规级BMS AFE市场，中国品牌厂商目前市场份额仅有两成，车规级BMS芯片基本依赖进口，国产替代空间巨大。
        专家表示，AFE是模拟前端，是BMS芯片的重要部件。400V平台需求8-10颗，单车价值300元左右，800V单车价值量翻倍，这块目前国产替代率较低。
TI发布支持18串的车规级BMS AFE，为中国本土客户量身定制
        TI作为国际模拟芯片的领先公司之一，在AFE技术领域优势明显，产品覆盖低压到高压。比如说，笔记本电脑、医疗与测试设备、便携式仪表适用的1串~4串BQ40z50-R1，适用两轮车、基站储能电池的3串～15串BQ76930，最高6串的车规级BQ756506-Q1，最高18串的车规级BQ79718-Q1。
        2023年，TI推出了BQ79718-Q1，此款电池监测器符合功能安全标准，具有非常先进的ADC架构/测量系统，可测量9至18节串联电池，最多可堆叠35个器件。每节电池均具有专用ADC，精度为±1mV，电池电压和电池组电流测量同步至64us。
        相比德州仪器之前发布的BQ79616-Q1的16节串联电池监控，BQ79718-Q1支持18节串联电池的监测，德州仪器应用技术经理表示：“这次产品更新迭代主要三大方面：1、在电池电芯监测上将精度提升至1毫安的数量级，可以对磷酸铁锂这样的电池进行高精度的监测；2、则在功能安全方面。此次新品完全支持 ASIL-D的要求，如冗余设计，错误状态报错等能力都能满足客户在汽车功能安全相关的要求；3、整个方案中电芯监测产品与电池包监测产品实现高精度同步，在设计中准确监测数据，对电池状态的评估也更加准确，对于汽车剩余里程的计算都有非常大的帮助。”
        BQ79718-Q1可以支持400V系统和800V系统，产品以菊花链进行通信，能够更方便传输到电池管理单元中进行处理。
英飞凌推出全新TLE9018DQK AFE采集解决方案
        2024年，英飞凌推出了全新的TLE9018DQK AFE方案。据悉，英飞凌的AFE采集方案早期主要以TLE9012为主，而这款芯片相比于其他芯片最大的特点就是集成了压力和温度补偿功能，该功能使得芯片在特殊环境下也能保持良好的采集精度。
        TLE9018DQK AFE具备多个功能特点：1、可同时监测18串电池；2、最高耐压可达120V，ESD功能强，无需外接保护即可支持正面热插拔（由于其耐压值高，内部有保护）；3、集成应力传感器和温度补偿，采用数字补偿算法，产品在各种复杂环境下仍能保持较高的采集精度。4、集成8个温度采集通道；5、被动均衡电路最大可达300mA；6、通讯方式支持电容耦合、变压器耦合。
上海海思发布高精度BMS AFE！测量精度优于业界15%，打开新成长空间
        BMS研发技术门槛高，前些年国内产业链不成熟，BMS AFE芯片主要靠进口。随着新能源汽车市场的蓬勃发展，产业缺芯的背景下，新能源汽车、储能领域BMS AFE芯片的进口替代，国内企业跃跃欲试。2025年2月18日，上海海思宣布，AP2711 BMS AFE芯片在新能源车高质量发展浪潮的背景下诞生，同步量产配套的AP2710通信桥片。
        据海思介绍，由于BMS AFE芯片应用场景复杂，实际运行面临各种失效问题，在新能源汽车的落地商用中，上海海思联合国内头部企业力高新能源联合创新，结合双方在芯片设计和板级&系统方面的优势，携手打造出色的AP2711 BMS AFE，支持7到14节电池检测，62通信节点级联。
        AP2711在高低温条件下，精度典型值优于业界15%，该芯片测量精度达到1.5mV，高精度电流采样达到千分之五精度，基准温漂典型值达到3ppm/°C的行业较高水平，关键性能比肩行业标杆。整个电池系统，采用一颗配套的AP2710通信桥片即可实现菊花链回环架构，支持双向通信，保障链路可靠性。
        另外，基于内部车规项目的开发实践，AP2711还是国产芯片中少有的能够支持高精度电流采样功能，无需额外部署专用的电流检测芯片，简化板级设计，降低系统成本。上海海思还构建了芯片级应用解决方案，支持客户快速上市。从客户端实测反馈来看，该芯片的采集精度、菊花链通信、抗浪涌能力、乱序热插拔等关键性能具有强竞争力。
比亚迪半导体推出更新版BF8915A-1，提升精度和通信性能
        比亚迪半导体早在2021年就量产了第一代车规级BMS AFE芯片BF8915A-1，该芯片具有16个通道，单体电压测量误差低于±3mV、支持回环菊花链通信、满足AEC-Q100标准，它集成了电压和温度测量、自主监测、硬件过温保护等功能于一体，系统设计更简洁，成本更经济，在功能安全、均衡电流、性能、可靠性、成本等方面具有显着优势，是当时国内首款批量装车应用的车规级BMS AFE芯片。
        据悉，比亚迪后面又推出了更新版的BF8915A-1，进一步提升了其精度，全温度范围内精度可达±5mV；通道数仍然是16个；支持级联，可实现多达数百个电压信道和温度信道的同时检测。单个BF8915B-1具有2个串行差分通信端口，多个 BF8915B-1可通过菊花链通信连接，可实现高速率、高抗干扰的局域通信，这种菊花链通信可以双向操作，以确保通信的完整性。