AFE(analog front end),中文是模拟前端,在BMS里面专指电池采样芯片,用来采集电芯电压和温度等。
写这个之前,想了比较久,AFE这一块实在是能写的地方太多了,某一个小地方都可以扯上一阵;最后还是决定从一个问题切入,中间顺带介绍一点AFE相关东西,这样内容就不至于显得太生硬和教条化。
这个问题就是:如何选择一款合适的AFE?
AFE在BMS里面的位置(图片于TI官网)
按照正常的思维逻辑,当然是对我们的输入需求进行分析,然后再做出选择;实际呢,上面这句话只有一半是对的,因为可供我们选择的AFE不多,所有的需求都要向现实妥协;就像一个大厨,可以做出满足顾客需求的各类风味,但手里却只有豆腐这一种食材,怎么都有些捉襟见肘。
上图是ADI的LTC6813的内部功能框图,目前市面上可以接触到的AFE内部结构大同小异,不同点更多是集中在硬件资源方面;还有的话就是针对功能安全要求所设计的架构形式。简单来讲,最主要的不同点是采样通道数量、内部ADC的数量、类型与架构(关于ADC这一块,后面可以单独拿出来讨论)。
我们获得的外部输入需要主要于两部分:国内外标准以及客户的需求。两个部分之间一定会有交叉,这就需要我们自己去分辨了,好消息是,一般客户的需求会比标准要严格。
BMS可以参考的主要标准是QC/T 8972011,由于更新的版本暂时还没出来,先拿这个来讲;里面针对AFE最主要的要求就是采集精度(如下图),这个是我们的底线;标准里面指标要求不是很严格,而且测试条件写的很模糊,最新的讨论稿要好很多。关于AFE的电压采集精度的测量与验证,看起来简单,但怎么实现一个精准的电压参考源,尤其在EMC测试中,是一个值得讨论的问题。