無論是純電、插混、輕混還是油車，車內都有一塊低壓電池（通常在12V），該電池為整車關鍵系統供電，比如助力剎車，車門控制，緊急燈光系統等。

長久以來，鉛酸電池是低壓電池的主力方案，但是它有著污染高，維護頻次高，能量密度低，增加汽車無效載荷等弊端。近些年，隨著鋰電池技術逐漸成熟，鋰電池電瓶因為體積小重量輕，終生無需更換，全生命周期費用更低等優點被逐漸接納。隨著汽車電動化、智能化對供電需求的進一步提高，車載12V低壓電池也迎來了由鋰電替換鉛酸的拐點。

與鉛酸電池不同，針對新能源車的特點，眾多OEM對12V鋰電池提出了更高的功能安全和可靠性要求。針對新的挑戰和應用痛點，作為國內唯一12V-1000V汽車BMS一站式解決方案芯片提供商，矽力杰為行業帶來了全新的解決方案：AFE SA63654 + MCU SA32Bx / SA32Dx。目前該方案已受到海內外多家OEM的青睞。

SA63654

強芯賦能，牢鑄安全防線

低壓鋰電池的安全使用關乎駕駛員的安全。SA63654嚴格按照ISO 26262的流程開發（矽力杰于2023年獲得了TUV萊茵的ISO 26262 ASIL-D體系認證），能夠支持系統實現最高ASIL-D等級的功能安全目標。本文將圍繞安全和診斷機制來介紹AFE的功能安全特點。系列后續，我們會為大家帶來AFE 和MCU更深入的介紹。

01

安全快人一步，硬件過流保護+軟件保護

在過流保護方面，SA63654提供硬件比較器過流保護（綠色）和ADC采集軟件判斷（藍色）過流保護兩種方式，兩者形成冗余診斷。硬件過流保護提供微秒級的響應速度，相比于軟件毫秒級的響應速度，可以更有效的降低過流產生的局部熱量進而保護MOS開關。業界現有方案基于ADC電流采樣的過流方式，這種方式對于傳統繼電器方案更為友好，無法適用于當前主流的MOS控制方案。此外，SA63654的硬件保護方式可以有效地降低系統休眠功耗并提高休眠狀態下過流響應速度。

* SA63654方案，對高邊MOS方案友好

* 業界現有方案，對繼電器方案友好

02

高邊MOS診斷，精準同步，無額外功耗

12V鋰電池系統，高邊MOS負責連接電池(B+)和負載(P+)，它對系統安全至關重要。業界現有診斷方案，如下右圖，采用外置電阻分壓方式異步檢測MOS兩端電壓。這種方案無法同時刻采集MOS兩端差分電壓，且外部電阻網絡引入額外功耗、誤差和器件失效概率。

SA63654采用創新的差分架構，一路采集P+端與B+端的壓差即MOSFET的壓降；一路采集SRC端與P+端的壓降即充電管的壓降。差分采樣，消除了單端采樣帶來的功耗問題和同步性問題，直接保證了精度，消除了兩路單端異步采樣帶來的診斷誤判風險；SA63654的方案還可以節約MCU資源，降低MCU負荷。

* SA63654方案示意圖

* 業界現有方案

03

真冗余，雙路電流采集

在電流采集方面，SA63654內部采用兩路（綠色和藍色）全冗余ADC進行電流采集，采集結果進行對比，實現端到端的診斷覆蓋。同時，也可以支持電流采集通道的完全冗余-擴展兩個模擬通道來采集另一路shunt的差分電壓。與業界現有方案相比，SA63654實現了電流采集的真正冗余，為實現電流采樣的安全目標提供有力保障。

* SA63654方案

* 業界現有方案

04

全覆蓋的電壓采集診斷

在電壓采樣方面，與主流方案對比，SA63654最大程度實現主輔通道的冗余，如主輔通道的模擬切換開關冗余以及主副通道的電平轉換冗余。后端的低壓模擬開關與VS ADC則通過片CS ADC實現交叉驗證，不僅巧妙地解決了共因問題，而且消除了同構ADC的問題。芯片在滿足功能安全的同時，SA63654提供主輔測量通道(Cn通道與Bn通道)以實現“Limp Home”模式，且該架構可以有效地降低芯片的功耗，提高芯片的EMC性能。

* SA63654方案

* 業界現有方案

精彩延續，深度探索。接下來我們將為大家帶來SA63654與SA32Bx/SA32Dx系列MCU更深入的方案應用介紹。