AFE（analog front end），中文是模擬前端，在BMS里面專(zhuān)指電池采樣芯片，用來(lái)采集電芯電壓和溫度等。

寫(xiě)這個(gè)之前，想了比較久，AFE這一塊實(shí)在是能寫(xiě)的地方太多了，某一個(gè)小地方都可以扯上一陣；最后還是決定從一個(gè)問(wèn)題切入，中間順帶介紹一點(diǎn)AFE相關(guān)東西，這樣內容就不至于顯得太生硬和教條化。

這個(gè)問(wèn)題就是：如何選擇一款合適的AFE？

AFE在BMS里面的位置（圖片來(lái)源于TI官網(wǎng)）

按照正常的思維邏輯，當然是對我們的輸入需求進(jìn)行分析，然后再做出選擇；實(shí)際呢，上面這句話(huà)只有一半是對的，因為可供我們選擇的AFE不多，所有的需求都要向現實(shí)妥協(xié)；就像一個(gè)大廚，可以做出滿(mǎn)足顧客需求的各類(lèi)風(fēng)味，但手里卻只有豆腐這一種食材，怎么都有些捉襟見(jiàn)肘。

上圖是ADI的LTC6813的內部功能框圖，目前市面上可以接觸到的AFE內部結構大同小異，不同點(diǎn)更多是集中在硬件資源方面；還有的話(huà)就是針對功能安全要求所設計的架構形式。簡(jiǎn)單來(lái)講，最主要的不同點(diǎn)是采樣通道數量、內部ADC的數量、類(lèi)型與架構（關(guān)于A(yíng)DC這一塊，后面可以單獨拿出來(lái)討論）。

我們獲得的外部輸入需要主要來(lái)源于兩部分：國內外標準以及客戶(hù)的需求。兩個(gè)部分之間一定會(huì )有交叉，這就需要我們自己去分辨了，好消息是，一般客戶(hù)的需求會(huì )比標準要嚴格。

BMS可以參考的主要標準是QC／T 897－2011，由于更新的版本暫時(shí)還沒(méi)出來(lái)，先拿這個(gè)來(lái)講；里面針對AFE最主要的要求就是采集精度（如下圖），這個(gè)是我們的底線(xiàn)；標準里面指標要求不是很?chē)栏�，而且測試條件寫(xiě)的很模糊，最新的討論稿要好很多。關(guān)于A(yíng)FE的電壓采集精度的測量與驗證，看起來(lái)簡(jiǎn)單，但怎么實(shí)現一個(gè)精準的電壓參考源，尤其在EMC測試中，是一個(gè)值得討論的問(wèn)題。

來(lái)自客戶(hù)的需求就比較多了，其中影響AFE選擇的主要就是電池模組的配置。例如，最小的一個(gè)Module是幾串幾并的？一共有多少個(gè)模組？再就是一些細節的要求，如采樣精度，溫度點(diǎn)數量，功能安全需求等。

現實(shí)應用中，對于并聯(lián)在一起的電芯，我們是當做同一個(gè)電芯去采樣的；進(jìn)一步的，電芯基本都是先并后串，用以減少對采樣通道的需求；但讓我們頭疼的事情是，一個(gè)Module里面串聯(lián)的電芯數量不是固定的，再就是電芯的總串聯(lián)數量也不統一。這樣的話(huà)就需要我們去匹配每一種模組的電芯數量，更不幸的是，AFE的最大電壓通道數量是不連續的分布（主要分為3個(gè)檔次：6s左右、12s左右和18s左右），這樣就要仔細選擇合適的通道數量進(jìn)行匹配，做到既不浪費也不勉強。所以尤其對于第三方獨立的BMS廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，因為本身的話(huà)語(yǔ)權有限，夾在主機廠(chǎng)和電芯廠(chǎng)之間，想做出一個(gè)平臺版本的產(chǎn)品是比較困難的。

圖片來(lái)源https：／／book．liionbms．com

而且還會(huì )涉及到一種比較特殊的場(chǎng)景，就是AFE跨接模組進(jìn)行采樣（如下圖）。簡(jiǎn)單說(shuō)就是把銅排上面的壓降一起采回來(lái)；我們可能用一個(gè)獨立的通道去采集，或者把它和電芯放在一起去采集。無(wú)論哪種方式，都會(huì )涉及到一種負壓的采樣問(wèn)題，這就需要AFE的采樣通道可以承受負壓，目前來(lái)看，能做到的廠(chǎng)家不多，很多廠(chǎng)家的產(chǎn)品都在朝這個(gè)方向演進(jìn)。

除了采樣精度外，容易被我們忽略的就是AFE的溫度采樣通道數量。推薦的溫度通道與電壓通道數量比是1：2，不要再小了，因為可能會(huì )造成溫度通道數量不夠用。除了采集外部的NTC，板內還可能會(huì )有一些模擬信號，所以，溫度采樣通道是比較緊張的資源。

目前可供我們選擇的車(chē)規AFE資源是有一些的（如下表），可能有些信息不太準確，有些還處于樣片階段，僅供參考。里面把美國和非美國的器件分了類(lèi)，其實(shí)NXP和瑞薩與美國的關(guān)系也比較密切，有些說(shuō)不清。國內的AFE起步有點(diǎn)晚，可以看到實(shí)際上車(chē)的幾乎沒(méi)有。

總結

前面走馬觀(guān)花地介紹了選擇AFE的幾個(gè)主要依據，其實(shí)如果公司的平臺已經(jīng)建立好，就很難選型新的AFE，只在老的平臺上反復演進(jìn)。把成熟的電路拿過(guò)來(lái)直接用，對工程師來(lái)講，是好事也是壞事，從長(cháng)遠看，最好要經(jīng)歷過(guò)從0到1的過(guò)程。