电池产业链涉及的概念很多，比如电芯、电池模组、电池包、Pack工艺等等。一般说来，电芯(Cell)是电池的最小单位，也是电能储存单元；多个电芯被同一个外壳框架封装在一起，就组成了一个电池模组(Module)；多个电池模组被电池管理系统（BMS）和热管理系统共同控制或管理起来后，这个统一的整体就被称为电池包；电池Pack工艺指的就是，将电芯、电池模组等加工成电池包的工艺，因此，电池Pack一般也代指电池包。

也就是说，电池包是由电芯、BMS、连接器、热管理组件、结构件等组成。其中BMS在电池运作系统中充当“管家”或者“保姆”的角色，它会根据实时采集到的电芯状态数据，通过特定的算法来实现电池模组的电压保护、温度保护、短路保护、过流保护，以及绝缘保护等功能，实现电芯间的电压平衡管理和对外数据通信。这些实时状态数据就是通过AFE(模拟前端)芯片来采集的。

什么是BMS AFE芯片？

AFE芯片是BMS中非常重要的一个组件，它主要有两个作用，一是负责采集电芯电压，然后通过ADC转换为数字信号，送入计算单元(例如MCU)，进行SOC(荷电状态)、SOH(健康状态)、SOP(功率状态)等参数计算；另一个作用是采集电池的温度，保证电池的温度不能过高。

AFE芯片通常会包含传感器接口、模拟信号调理(包括阻抗变换、程控增益放大、滤波和极性转换等)电路、模拟多路开关、采样保持器、ADC、数据缓存，以及控制逻辑等部件，有些AFE甚至还会带有MCU、DAC，以及多种驱动电路。

由此可见，AFE其实是一个比较复杂，具有一定技术门槛的产品，因此，一直以来，AFE芯片的玩家并不多，主要的供应商就ADI、TI、NXP、ST、新唐、英飞凌、松下、瑞萨等几家。特别是在汽车领域，就更少了。

不过从前年开始，笔者就不断听到有国产厂商进入BMS AFE芯片赛道的消息。到现在已经有不少厂商推出了相关产品，比如新唐科技、琪埔维、比亚迪半导体、大唐恩智浦、MPS、矽力杰、杰华特、拓尔微、南京集澈、中颖电子、创芯微、凹凸科技、华泰半导体、比亚迪、航天民芯等等，加上一些产品还没出来，以及一些摩拳擦掌准备进入的企业，据说已经超过了50多家。

国产车规级BMS AFE芯片厂商逐渐发力

一般来说，AFE芯片分为消费级、工规级和车规级，其关键参数主要有四个，支持管理的电芯串数，即采样通道数量；采集电压的精度；功耗；以及异常状态保护输出时间，包括过充、过放、过流等保护延时。

拿采集电压的精度来说，不同类型产品的要求也不一样，如果是消费级的AFE芯片，采样精度达到±50mV就能满足需求；工规级AFE芯片一般要求精度要达到±15mV；而车规级的AFE芯片，则需要全温度范围内采样精度在±5mV以内。

可见，车规级BMS AFE芯片的要求是最严苛的，附加价值也最高，目前主要的供应商为国外的厂商。据悉，车规级的BMS AFE芯片市场中，ADI、TI、NXP和瑞萨四家几乎占了9成的市场份额。国内少有可以提供AFE芯片的企业。

不过这几年开始发生变化了，已经有一些厂商开始可以提供此类产品了。芯查查根据公开信息整理了一些可以提供车规级BMS AFE芯片的企业和他们目前已经量产的产品。据芯查查统计，可以提供车规级BMS AFE芯片的企业主要有四家，新唐科技、琪埔维、比亚迪半导体、以及大唐恩智浦，详细的产品参考表1。

表1：国产车规级BMS AFE芯片企业及其产品系列（来源：各公司官网，芯查查）

新唐科技目前可以提供5个BMS AFE芯片产品系列，精度都在±1.5mV，支持20~25串电芯的监测，且均满足ISO 26262 ASIL-D标准。其BMS AFE芯片均采用了SOI(Silicon On Insulation)成熟工艺，该工艺相比传统的EPI工艺需要更高的工艺电压，好处是产品具有更高的电压冲击耐受裕量，且芯片内部的寄生分量、噪声，以及漏电流方面表现更好。

另外，新唐科技的AFE芯片均采用完全冗余设计，可以有效避免共模失效。当然，其芯片也支持双向菊花链、SPI总线直连等多种通信方式。据悉，新唐科技曾透露将在2025年前推出内嵌电池劣化诊断技术的AFE产品。

另一家车规BMS AFE芯片产品种类比较多的企业是琪埔维，其XL8812和XL8814/XL8816/XL8818系列产品，在2023年9月份获得了第三方检验检测认证机构DEKRA德凯颁发的ISO 26262 ASIL-D功能安全产品认证证书。

其XL88xx系列BMS AFE芯片支持4~18串电芯采样，常温下典型采样精度为±1.5mV，全温度范围为±3mV，支持休眠监控、反向唤醒、双向通讯，任意通道支持Bus bar，系列化封装兼容，可灵活搭配。

比亚迪半导体在BMS AFE上面的投入比较早，在2021年就量产了其第一代车规级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、成本等方面具有显著优势。估计BF8915A-1应该是国内首批上车的车规级BMS AFE芯片。

如今，比亚迪半导体还推出了该芯片的更新版BF8915B-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通道和温度通道的同时检测。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。此外，BF8915B-1支持内部和外部电池电荷均衡控制，内部集成16个均衡开关最大可支持 4.2V下300mA的内部均衡电流放电。

图：大唐恩智浦集成EIS的原理与作用（来源：大唐恩智浦）

大唐恩智浦提供的是一款单电芯BMS AFE芯片。它最大的特色是集成了（EIS）交流阻抗谱监测功能，通过监测电芯EIS变化来快速监测电芯内部过温，从而提前预知电池风险，将安全风险降至最低。

图：DNB1168单电芯方案实物示意图（来源：大唐恩智浦）

DNB1168芯片为单电芯电池管理芯片，提供电池的电压检测，温度检测，阻抗检测和均衡功能。芯片的温度检测功能无需NTC和相关外围电路，阻抗检测功能让一些高级的系统应用成为可能。芯片支持内部均衡和外部均衡，外部均衡和阻抗共用一套外围电路，内部均衡无需外围电路。芯片带有一定的自诊断能力，支持过欠压报警，高低温报警，以及其他芯片相关的异常报警。

它还能直接标贴到柔性PCB上，简化电路的同时可以省掉从控板。此外，该BMS AFE芯片还具有在线SOH快速估算、继电器老化监测，以及电池护照等特色功能。

结语

本文主要讨论了国产车规级BMS AFE芯片的情况，可以看到这几年国内半导体产业在自主创新和技术积累方面取得的进步，国产芯片开始进入技术壁垒更高的领域探索。当然，参与企业更多，产品种类更丰富的还是非车规的BMS AFE芯片领域，接下来，我们会讲述非车规BMS AFE芯片市场的情况。