芯片厂商，都瞄准了车规BMS AFE

在电动化、智能化浪潮下，汽车电池管理系统（

BMS）进化的速度很快。它负责监测电池状态及潜在故障风险，防止电池出现性能衰减、容量下降等问题，甚至避免对用户或周边环境造成安全隐患。同时，BMS还需准确估算电池的荷电状态（SOC）和健康状态（SOH），确保电池全生命周期内为用户提供安全且信息明确的使用体验。

在BMS中，车规AFE（analog front-end）芯片凭借其高安全性、高可靠性、高性能、高压等要求，技术门槛极高，被业界称为“模拟芯片的皇冠”。AFE主要应用于电动汽车和储能动力系统，为400~3000V电池系统高压安全保驾护航。数据显示，BMS AFE芯片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。

在BMS AFE领域，TI（德州仪器）、ADI（亚德诺半导体）、NXP（恩智浦）、瑞萨（Renesas）等巨头非常具备代表性，四家合计占了将近9成的市场份额。而能提供车规级BMS芯片的供应商主要有ADI（AFE产品主要来自收购MAXIM、Linear的产品线）、TI、Infineon、NXP、Renasas（AFE产品主要来自收购Intersil的产品线）、ST（意法半导体）和ONsemi（安森美）等企业。

在国外，BMS AFE芯片已经变得非常卷，特别是车规级BMS AFE芯片。芯查查曾撰文表示，目前18通道的AFE芯片成本已经做到2美元，售价不到3美元，预计明年售价会降到2美元以下。而此前18通道AFE芯片售价在8美元以上。这种极卷市场之下，国内厂商更难以布局和突破。

不过，近年来，国产厂商在车规BMS AFE芯片上发力越来越多，加之一些整机厂开始采用国产供应链，国产厂商也迎来了新机遇。在汽车快速进化过程中，国外厂商也在不断推出新品。那么，BMS AFE芯片在整个BMS系统中是如何设计的，目前厂商都有什么创新方案？汽车开发圈将一一盘点。

完整BMS主要由几类芯片构成：模拟前端（AFE）、微控制器（MCU）、电量计、数字隔离通讯接口芯片。其中，BMS AFE芯片（模拟前端芯片）负责高精度电池电压等信息采集。电量计既可以是独立芯片，也可集成于MCU中。MCU作为BMS的核心控制单元，负责接收AFE和电量计的采集数据，并与系统其他模块进行交互。

早期BMS没有AFE芯片，电芯的采集基本上是用AD芯片逐个依次采集。用电子开关来实现依次切换的目的，这种采集方式采集速率和精度都不是很高，一般采集精度要达到14位才能达到电芯采集的要求。随着新能源市场发展，BMS AFE基本成了标配。

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AFE的核心价值体现在成本占比上：100V平台AFE成本占比34.3%，MCU占8.8%，PMIC占1.6%，通讯管理芯片占8.2%；而600V平台AFE成本占比突破51%，占据BMS方案总成本一半以上，其余品类芯片成本占比则大幅回落。可见，打造高性能AFE芯片，对提升BMS方案整体性价比起到关键支撑作用。

对BMS来说，芯片选型最重要的非AFE莫属。可以说，AFE方案直接决定了整个BMS系统方案。AFE的核心功能是为MCU和电量计提供电池的电压、温度及电流数据。由于AFE与电池物理距离最近，建议由其直接控制断路器，当检测到故障时，可迅速切断电池与系统其他部分的连接。

AFE负责控制系统保护和故障响应，是BMS设计的核心环节。在BMS的使用中，AFE主要实现以下测量功能：电芯（CELL）电压采集、电池组总电压（BAT+）采集、电池包总电压（PACK+）采集、使用NTC电阻对电芯温度和放电MOSFET的温度采集、电池充放电的电流采集。

AFE在BMS中最核心的作用是保护管理。在断开或闭合保护FET之前，AFE 必须能够准确检测各类异常情况。电芯级和电池包级故障均需监测，包括过压（OV）、欠压（UV）、过流（OC）、短路（SC）、过温（OT）和欠温（UT）等。此外，针对特定应用场景，AFE还可提供其他实用的保护功能。例如，自测试功能可检测内部ADC是否故障，避免系统基于错误测量数据运行；增强型看门狗定时器功能可在主MCU无响应时确保系统的稳健性和安全性。

AFE可直接控制保护电路，在检测到故障时迅速响应，保护系统和电池安全。部分系统将故障控制功能集成于MCU中，但这种设计会导致响应时间延长，同时占用更多MCU资源，增加固件复杂度。

AFE芯片一般集成传感器接口、模拟前端调理（阻抗变换、可编程增益放大、滤波、极性翻转）、模拟多路选择器、采样保持、ADC、数据缓冲区和控制逻辑；部分方案还把MCU、DAC和多种驱动模块一并封装在内。

几乎所有AFE都为电压和电流测量配备了独立的ADC（模数转换器），高端AFE通过ADC采集数据和用户配置参数检测各类故障，一旦发现异常，会立即断开保护MOSFET，实现真正的硬件级保护。此外，AFE芯片均经过全面测试，可轻松构建稳健的安全系统。在此架构下，MCU可作为次级保护机制，进一步提升系统的安全性和可靠性。

AFE芯片需要对高压信号进行采样，对芯片模拟性能要求高，需要采用高压BCD工艺，而国内企业在这块相对薄弱，具备车规高压BCD设计能力和生产能力的企业很少之又少。另外，因为涉及到车辆动力系统，还需要满足ISO 26262 ASIL D的功能安全等级要求，可见车规AFE芯片的综合门槛非常之高。

TI的BMS AFE优势非常明显，监测精度非常高，噪声非常低，串数也很高。其在2023年推出的18串的车规级BQ79718B-Q1是一款为中国本土客户量身定制的产品，这款产品具有先进的ADC架构和测量系统，可测量9~18节串联电池，最多可堆叠35个器件。同时每节电池均具有专用ADC，精度可达1mV，电池电压和电池组电流测量同步至64us。

除了BQ79718B-Q1，目前TI供货的产品还包括BQ78702B（ASIL-B、18S、带平衡器和集成保护器）、BQ79758B-Q1（ 电流检测功能、ASIL-D、18串）、BQ79716B-Q1（ASIL-D 、16串）。

而目前，TI也在布局EIS（电化学阻抗）。目前，其预发布的产品BQ79826Z-Q1不仅具有EIS引擎，还是一个高达26串的车规级BMS AFE。每个通道拥有专用 ADC，精度达到了<1.7 mV。EIS 阻抗精度达到了1%，从器件到器件的I/V同步< 5us。

ADI的AFE产品线主要来自收购的凌力尔特和美信，方案主要集中在高压电池，包括菊花链和集中式，一般大型储能项目，动力电池项目均适用。比如说，最高18串、菊花链架构典型方案LTC6813，集中式架构的典型方案LTC6811-2。

NXP更侧重汽车动力电池BMS，功能安全等级可以做到ASIL D，单颗AFE最高14串，支持级联。

NXP也在布局EIS。其推出的18通道的BMA7418每个电压测量通道均配备专用高精度ADC。EIS由高同步能力以及每测量通道集成独立傅里叶变换（DFT）提供支持。该芯片还要与BMA6402、BMA8420配合使用，以达成全同步EIS BMS方案。

ST在2021年推出面向公开市场的AFE L9963E系列，并于2022年量产。目前，该产品已经应用在很多汽车客户的BMS系统。车规级AFE方面，L9963E是一个14通道电池监测/均衡AFE芯片，可以精确、实时地测量电池电芯电压、电流和温度，内部集成了电流检测，可以做到电芯电压和电池包电流同步采集，支持均衡及过压过流温度保护，通过SPI接口与MCU进行通信。

2024年，英飞凌推出了全新TLE9018DQK AFE采集解决方案。相较于其他芯片，该芯片的最大特点在与集成了压力与温度补偿功能(8个压力感应点均匀的分布在芯片的4个角)。该功能能使芯片在特殊环境中依然保持良好的采集精度。另外芯片每一路的采集都对应了一个ADC，提高了采集效率，避免了相互间的感扰。缺点主要是串数相对较少，在串并组合上有局限性。

而TLE9018DQK是在TLE9012的基础上发展来的，其功能特点主要有如下几点：可同时监控18串电池，最高电压可达120V有强大的ESD功能，可以支持无外部保护的额热插拔（得益于其较高的耐压值和内部保护），集成了带有数字补偿算法的应力感应器和温度补偿。是其产品可以在各种复杂环境下依然保持较高的采集精度，集成了8个温度采集通道，被动均衡电路最大可达300mA，通信方面支持电容耦合和变压器耦合，具有多个唤醒源，所以可以多种方式唤醒芯片，带有自动空载检测功能。

国内缺口最大的就是BMS相关核心芯片，尤其是AFE芯片。目前，国内厂商接连突破，不断推出相关产品。

矽力杰在车规BMS AFE领域非常领先。其推出的SA63122是国内首颗通过中汽研 ISO 26262 ASIL-D 等级产品认证的18串车规BMS AFE，填补了国内空白，有力支撑中国新能源汽车产业，加快了汽车三电芯片国产化进度。SA63122芯片凭借其超群的性能和可靠性，已获得五家主机厂及十家一级供应商的青睐与采用。参数方面，SA63122支持6~18串电池检测，鲁棒的菊花链通信，电芯电压检测精度+-2mV，集成均衡NFET，每通道最大300mA，12通道GPIO比例值：测量精度0.24%，GPIO支持复用I2C控制器，主体休眠时监控OVUV。

此外，最近，矽力杰还推出了全新的解决方案AFE SA63654 + MCU SA32Bx / SA32Dx，支持车载12V锂电池BMS系统实现最高ASIL-D等级的解决方案。目前该方案已受到海内外多家OEM的青睐，并且将在年内量产。

SA63654提供硬件比较器过流保护（绿色）和ADC采集软件判断（蓝色）过流保护两种方式，两者形成冗余诊断。

SA63654采用创新的差分架构，一路采集P+端与B+端的压差即MOSFET的压降；一路采集SRC端与P+端的压降即充电管的压降。差分采样，消除了单端采样带来的功耗问题和同步性问题，直接保证了精度，消除了两路单端异步采样带来的诊断误判风险；SA63654的方案还可以节约MCU资源，降低MCU负荷。

在电流采集方面，SA63654内部采用两路（绿色和蓝色）全冗余ADC进行电流采集，采集结果进行对比，实现端到端的诊断覆盖。同时，也可以支持电流采集通道的完全冗余-扩展两个模拟通道来采集另一路shunt的差分电压。与业界现有方案相比，SA63654实现了电流采集的真正冗余，为实现电流采样的安全目标提供有力保障。

2025年2月，海思宣布推出14串的车规AP2711 BMS AFE芯片，同步量产配套的AP2710通信桥片。这款产品支持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%，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。

比亚迪半导体很早就布局了BMS AFE，并且在2021年量产了第一代16串的车规级BMS AFE芯片BF8915A-1，单体电压测量误差低于±3mV。对于这款产品，比亚迪半导体还在不断更新，推出24串的BF83x系列和18串的BF892x系列。从Roadmap中，我们还可以看到比亚迪半导体也在布局48V BMS AFE以及第二代12V启动BMS AFE。

琪埔维是国内一家新兴的企业，根据其说法在实现BMS 系统核心套片芯片中，采用高压BCD工艺的车规级AFE芯片技术壁垒最大、附加价值也最高，国内涉及该产品的厂商很少。琪埔维借助在汽车半导体领域耕耘多年，已经在BMS系统系列芯片套片上取得多项核心技术突破性进展。其XL8812/XL8814/XL8816/XL8818系列产品在2023年9月就获得了ASIL-D认证，支持4~18串，典型采样精度为±1.5mV，全温度范围为±3mV。

目前，琪埔维的BMS AFE已经推出到了第四代，即XL8832A。这款产品内置16bit Sigma-Delta ADC，支持4~18串，电压采集精度±0.8mV，260μs内完成所有电芯通道采集，支持检测400V/800V以及更高电压的电池系统。

此外，针对新版强制性国家标准《电动自行车安全技术规范》（GB 17761—2024），CHIPWAYS推出的3合1 BMS AFE XL88120A成国产首选方案。该产品具有双ADC架构（14bit VADC+16 bit CADC）。

大唐恩智浦提供的是一款单电芯BMS AFE芯片，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。芯片带有一定自诊断能力，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。

中科芯是中国电科24、26、44、58研究所以及旗下子公司在2022年成立的一家公司。中科芯推出的车规级BMS AFE芯片系列CKSP6815NZ-Q与CKSP6813NZ-Q分别支持 4~12节与6~18 节串联电池组，最高工作电压分别 75 V和112 V；二者均内置 16 bit ADC，常温电压采集精度1.2 mV，采用LQFP64封装，在核心技术迭代上，未来中科芯AFE芯片工艺将升级至SOIBCD工艺，同时将自主定义TFR工艺以进一步提升基准精度，而其成熟的6寸线与8寸线生产基础，可充分适配高电压、高精度的设计需求。针对功能安全升级需求，24及30串AFE品将突破传统高压开关轮巡采样模式，转向冗余ADC采样方式，以应对更复杂的安全场景。此外，中科芯自研MCU已实现BMS系统中监测、动作执行及通讯的功能覆盖，为整体方案提供稳定核心支撑。

新唐科技现已推出五款BMS AFE芯片系列，测量精度均达±1.5 mV，可监测20~25串电芯，并全部符合ASIL-D功能安全等级。上述产品均采用成熟的绝缘体上硅（SOI）工艺；相较传统外延（EPI）工艺，SOI需更高的工作电压，却能赋予器件更优的电压冲击裕量，并在寄生参数、噪声及漏电流控制方面表现更佳。

未来，汽车BMS AFE芯片的需求量很大。据中科信创数据显示，全球新能源汽车BMS市场持续扩容，2024年市场规模91亿美元，预计2026年将突破117亿美元，增速虽较2021 年峰值回落，仍保持稳健上扬。中国已跃居最大单一市场，2024年规模达312亿元人民币，同比增24.4%，占全球45%；核心产区新能源汽车产量激增，仅合肥2024年产量即同比增长81%，直接牵引BMS需求高增。

在如此竞争之下，唯有高精度、更高串数，以及布局全新的EIS技术，可能才能在极卷市场生存。