BMS的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

據(jù)Marklines統(tǒng)計(jì)，2020年全球電動(dòng)汽車的總銷量為289.24萬輛，同比上升了45%。在電動(dòng)車快速普及的今天，電池壽命和安全問題仍然是困擾消費(fèi)者和生產(chǎn)廠商的一個(gè)難題。如何對電池進(jìn)行有效的管理，成為了行業(yè)廠商技術(shù)攻堅(jiān)的突破口。

電池管理系統(tǒng)（BMS）作為連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，通過實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)電池組運(yùn)行過程中的重要信息，與外部設(shè)備交換信息，解決電池系統(tǒng)中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問題。在此趨勢背景下，與非網(wǎng)推出BMS專題，邀請瑞薩電子就相關(guān)問題進(jìn)行了探討。瑞薩電子Bruce Zhang針對筆者的問題和困惑進(jìn)行了詳細(xì)的解答和分享。

瑞薩電子Bruce Zhang

與非網(wǎng)：自新能源汽車問世以來，發(fā)生起火和自燃事件屢見不鮮，每次事故都備受市場關(guān)注，也引發(fā)了大眾對于新能源汽車安全方面的眾多思考。BMS是否還存在較大的優(yōu)化空間？

Bruce Zhang：電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源是每一個(gè)電池個(gè)體，舉例來說，一輛電動(dòng)汽車的電池組里面有著幾千節(jié)鋰電池單體，只要某一節(jié)電池單體或因外部或內(nèi)部的原因出現(xiàn)問題，就有可能導(dǎo)致整個(gè)電池組乃至整個(gè)動(dòng)力電池單元的損壞。BMS系統(tǒng)是電動(dòng)汽車不可或缺的重要部件，是管理和監(jiān)控動(dòng)力電池的中樞，管理、維護(hù)、監(jiān)控電池各個(gè)模塊，肩負(fù)著防止電池過充過放電、延長電池使用壽命、幫助電池正常運(yùn)行的重任。

目前瑞薩電子擁有為滿足汽車級 (AEC-Q100)打造的鋰離子電池管理解決方案 (BMS)，該解決方案是專為滿足新一代電動(dòng)汽車應(yīng)用的嚴(yán)格安全性、可靠性和性能要求而設(shè)計(jì)。瑞薩作為汽車BMS行業(yè)領(lǐng)軍方案商，我們的布局也是持續(xù)的投入。目前在研發(fā)的有RAA2717XX 系列全新方案。雙路徑，極大的增強(qiáng)了功能安全多樣性。

與非網(wǎng)：隨著BMS的發(fā)展，無線BMS開始出現(xiàn)。目前市場應(yīng)用中，無線BMS實(shí)際應(yīng)用情況如何？是否存在落地難題？

Bruce Zhang：隨著人們對新能源汽車?yán)m(xù)航能力以及電池安全性的重視程度不斷提高，無線BMS成為了技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的重要方向，取代了電池組和電池管理系統(tǒng)之間的傳統(tǒng)有線連接，逐步從早期的研發(fā)階段開始步入產(chǎn)業(yè)化。無線BMS技術(shù)采用無線通訊方案與電池監(jiān)測器協(xié)同工作，無線通訊的功耗低，可拓展性強(qiáng)，減少線纜和連接器，簡化了PACK結(jié)構(gòu)，主從板之前也沒有高壓風(fēng)險(xiǎn)，可以大幅度提高電池管理的可靠性，精度，降低整體成本。

瑞薩電子主要的BMS管理器包括三種電池平衡模式：手動(dòng)平衡模式、定時(shí)平衡模式和自動(dòng)平衡模式。自動(dòng)平衡模式在從每個(gè)電池中消耗主機(jī)指定的電量后終止平衡。目前瑞薩BMS方案采用被動(dòng)均衡為多。這個(gè)方案被很多整車廠，在實(shí)際應(yīng)用中判定為可靠性更高，成本更優(yōu)的方案。瑞薩電子日本總部有專門的團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行無線BMS的研究，希望盡快推出可以批量的產(chǎn)品方案。

與非網(wǎng)：5G、AI、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起和發(fā)展，給BMS帶來了哪些改變和助力？從市場需求和技術(shù)實(shí)現(xiàn)來看，BMS還呈現(xiàn)出哪些創(chuàng)新發(fā)展的趨勢？

Bruce Zhang：隨著電動(dòng)汽車的不斷發(fā)展，BMS技術(shù)也不斷成熟，未來的BMS技術(shù)也將更加智能化和數(shù)據(jù)化，而那些進(jìn)行更多的BMS試驗(yàn)開發(fā)、制造以及梯次利用等環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)，并且有詳細(xì)的電池?cái)?shù)據(jù)的BMS企業(yè)將更具競爭力。功能安全領(lǐng)域未來也將是BMS發(fā)展的重點(diǎn)，一款新的BMS在投放市場前需要經(jīng)過嚴(yán)格的環(huán)境可靠性測試，其周期可能長達(dá)數(shù)年，在一些簡單的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能上需要添加產(chǎn)品功能的可靠性、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)度、使用壽命等更加嚴(yán)格的測試標(biāo)準(zhǔn)。

瑞薩電子認(rèn)為安裝優(yōu)秀的電池管理BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池組及各電池單芯的運(yùn)行狀態(tài)，有效預(yù)防電池組自燃，如遇緊急情況提前對司機(jī)做出突發(fā)事件預(yù)警，為保障安全贏得時(shí)間。

與非網(wǎng)：在整車廠和電芯廠向BMS產(chǎn)業(yè)鏈延伸規(guī)劃的趨勢下，產(chǎn)業(yè)鏈條以及芯片廠在其中的定位是否在發(fā)生變化？

Bruce Zhang：不局限于新能源汽車，瑞薩電子作為芯片廠商與主機(jī)廠及Tier1廠商都保持著密切且良好的合作關(guān)系。通過攜手主機(jī)廠更好地了解終端需求并提供相應(yīng)的技術(shù)及產(chǎn)品支持。目前越來越多的整車廠意識(shí)到BMS對新能源車的重要性，都組建團(tuán)隊(duì)，希望把BMS研發(fā)，品質(zhì)把控的核心技術(shù)，掌握在自己手里。

與非網(wǎng)：BMS行業(yè)核心的芯片產(chǎn)品主要是國際大廠產(chǎn)品為主，中國本土品牌差距在哪？BMS的技術(shù)壁壘主要是什么？

Bruce Zhang：中國本土品牌和國際大廠的BMS核心芯片，差距還比較大。目前本土品牌，還基本上集中在工業(yè)，消費(fèi)類領(lǐng)域，如汽車行業(yè)，對可靠性、功能安全要求比較高的領(lǐng)域，本土品牌量產(chǎn)的基本上很少，車廠試錯(cuò)的意愿還不是很強(qiáng)，還處于攻克關(guān)鍵技術(shù)壁壘階段。

與非網(wǎng)：從BMS市場成熟度和產(chǎn)業(yè)模式的角度來看，國內(nèi)外市場特點(diǎn)是什么？如何看待中國BMS市場的發(fā)展？

Bruce Zhang：眾所周知，電動(dòng)汽車的核心是電池，而電池的核心在電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)作為實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)均衡、智能充放電的電子部件，起到保障安全、延長壽命、估算剩余電量等重要功能，是動(dòng)力和儲(chǔ)能電池組中不可或缺的重要部件。隨著電動(dòng)汽車的不斷發(fā)展，BMS技術(shù)也將迎來新的技術(shù)挑戰(zhàn)。作為近年來興起的技術(shù)，BMS的技術(shù)門檻是相當(dāng)高的，沒有長期研發(fā)的積累和大量數(shù)據(jù)的沉淀，難以開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。因此，BMS研發(fā)需要大量的時(shí)間與資金支持，導(dǎo)致了目前BMS研發(fā)技術(shù)參差不齊。

對于大多數(shù)芯片廠商來說，BMS的發(fā)展都需要經(jīng)過大量實(shí)踐，比較容易受到資金限制，所以，BMS行業(yè)需要規(guī)范自身研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，提升研發(fā)效益。芯片廠商們也要增強(qiáng)核心零件自我生產(chǎn)能力，與其他企業(yè)合作研發(fā)，爭取能夠?qū)崿F(xiàn)全新的BMS行業(yè)聯(lián)盟。

與非網(wǎng)：針對電動(dòng)汽車BMS應(yīng)用，瑞薩電子推出了哪些產(chǎn)品和解決方案？獨(dú)特優(yōu)勢是什么？

Bruce Zhang：BMS是電動(dòng)汽車電池組的“大腦”，其性能極大地影響了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和電池壽命。瑞薩產(chǎn)品特別適用于精確、安全的BMS應(yīng)用。

瑞薩電子提供一款完整參考設(shè)計(jì)可作為一個(gè)完整的汽車電池管理系統(tǒng)，監(jiān)控多達(dá)70節(jié)串聯(lián)鋰電池。RH850微控制器(MCU)與ISL78714多單元鋰離子電池管理設(shè)備通信，以監(jiān)控電池電壓、電池組溫度和電流，記錄重大故障檢測及控制電池平衡。ISL78714包含菊花鏈硬件以在電池之間提供穩(wěn)定、隔離的通信。RH850能通過接口連接到多個(gè)CAN、LIN、UART和RS-485總線，并控制多個(gè)PWM輸出。該參考設(shè)計(jì)基于ISL78714BMS5XBEKIT1Z汽車級多節(jié)鋰離子電池管理系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)套件。

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