为何说电源管理芯片是电动车的关键？

来源：内容来自「中国电子报」，作者：张依依，谢谢。

近年来，特斯拉、比亚迪等新能源汽车走进了千家万户，新能源汽车“满街跑”成为了城市交通的一景，而“新基建”的建设更是为新能源汽车装上了“助推器”。作为其中最关键的部件之一，动力电池成为业内关注的焦点，电池安全则成为重中之重。近期，广东清远、山东青岛以及广东惠州等地接连发生新能源汽车自燃事故，动力电池起火的新闻频发，为电池的安全性蒙上阴影。

电池管理系统（BMS）作为动力电池组的核心部件，是衔接电池组、整车系统和电机的纽带，能够对电池进行有效的管理和控制，保证动力电池的安全性，因此世界各国对此都投入了大量人力和物力开展深入研究。

BMS市场“三分天下”

新能源汽车的普及使得全球BMS市场规模不断扩大。赛迪智库电子信息研究所副所长余雪松向《中国电子报》记者介绍，2019年全球BMS产值规模约60亿美元，预计2025年将超过120亿美元。2019年我国新能源汽车产量达124.2万辆，约占全球的57%，BMS市场规模约为240亿元。

欣旺达电子股份有限公司副总裁梁锐告诉记者，现阶段参与布局BMS的企业共有三类，为整车企业、动力电池企业和专业第三方BMS企业，市场呈现出“三分天下”的局面。长期的研发积累以及雄厚的资金实力让整车企业在BMS产业具备较强竞争力。余雪松表示，目前国内外汽车厂商，如特斯拉、通用和比亚迪等，均有团队负责BMS的研发。业内人士林健博士表示，国内几乎所有整车厂都在做BMS，没有能力的车企也将其提上了日程。

动力电池企业掌握了从电池芯到电池包的整套技术，对电芯的研发和生产等环节轻车熟路。据悉，目前知名动力电池企业有松下、三星、LG、宁德时代、比亚迪和欣旺达等。梁锐指出，电池和整车的相互连接是一个重要的前提，动力电池企业仍需加深对车企需求的了解。

专业第三方BMS企业在整车厂供应链中具有重要地位。梁锐向记者介绍，当前处于竞争前列的第三方BMS企业有博世、海拉、普瑞和亿能电子等。梁锐指出，第三方BMS企业在把握车企需求和相互协作等方面存在一定劣势，因而生存空间受限。余雪松也表示，目前第三方BMS企业正面临来自整车企业和动力电池企业的“双重夹击”。“近年来，BMS市场正呈现以下发展特点：逐步向头部企业集中，中小企业市场份额持续萎缩；在整车企业和动力电池企业的双向挤压下，第三方企业的生存空间不断缩小。”余雪松对记者说。

动力电池实现跨越仍需突破三大障碍

BMS是动力电池安全的“保护伞”，其成本约占动力电池模块成本的10%。余雪松告诉记者，BMS能估测电池的荷电状态，检测电池的使用状态，管控电池的循环寿命，并在充放电过程中对电池系统的加热、冷却及温度均衡性进行调节。

不同的BMS模块发挥着不同的功能。林健指出，BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理并发出指令。控制模块一般包括硬件、底层基础软件和应用层软件。其中最核心的部分是应用层软件。应用层软件一般分为两部分：电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。

既然BMS不同模块的协同作用能保证动力电池的安全，为何新能源汽车电池失火事件仍频频发生？对此，林健表示，电池制造是主要原因，但BMS在不少情况下也有不可推卸的责任，比如只考虑电池的平均状况而不考虑每个电池的特殊情况，或是只考虑电池恒温时的状态，对温度的变化影响有所忽视。

因此，推动BMS产业升级、增强动力电池的安全性迫在眉睫。在采访过程中记者了解到，动力电池实现跨越仍需突破三大障碍。林健指出，首先，我国在BMS核心算法上与国外存在差距。在控制策略上，国内90%以上的厂家仍然使用安时积分法加开路电压计算充电状态。然而，安时积分法没有纠错能力，在电池老化或电池温度变化较大的情况下，电流的精度会很差，也无法考虑到每节电池的特殊情况。“为了提高精度，控制算法普遍采用开路电压修正，但只能在充电开始或最后阶段修正，因此小电流修正误差较大，修正机会很少。”林健说。

中国14nm工艺芯片投入生产，2nm芯片突破瓶颈，荣获全球第一

在世界上很多事情，表面看起来光鲜亮丽，但世界上却有很多的不足之处，比如说我国的芯片领域，在外界看来我国的芯片这一个领域的发展已经取得了很大的突破，现在已经很好了，在研制方面有华为这一个巨头顶着而在生产方面我们可以交给台积电代为生产。 确实在2

相比之下，林健表示，部分国外公司早已使用了智能化算法，通过实时在线估算来估算出电池的所有等效参数，从而精确地估算出电池组的状态，因此无论是新电池还是老化后的电池，都能保持高精度的超强纠错能力。近年来，国内部分厂家也尝试使用了类似方法，但他们只能估算部分参数，或在短时间内临时使用类似算法。总体来说，我国BMS在核心算法上仍需进一步提升，只有高精度、高鲁棒的算法才能实现真正的智能化，帮助我国BMS实现跨越。

其次，林健指出，关键芯片仍依赖进口也是制约我国BMS产业发展的短板之一。对此，余雪松告诉记者，目前我国BMS关键芯片的供给主要依赖瑞萨、英飞凌、TI、博通等国外企业，国内尚无企业能够规模供给。

最后，BMS过热管理技术仍有待提高。余雪松表示：“目前动力电池模组多采用风冷技术，而BMS负责监测单体电池的发热情况，在发现苗头的情况下可以采取一定措施进行预防。但一旦单体电池过热，就会缺乏对过热电池的精确处置手段。新能源汽车发生起火事故，往往是单体电池热失控后无法有效处置所致。”

BMS迎来全新智能发展时代

我国新能源汽车在汽车产销量中所占比重越来越大，产销量呈现逐年增长之势。数据显示，2019年，我国新能源汽车产销量分别为124.2万辆和120.6万辆，均呈上升之势。

新能源汽车行业的快速发展和新能源汽车的高销量给BMS产业发展带来光明前景的同时，也对动力电池的安全性及BMS产业的优化升级提出了更高的要求，而BMS的智能化无疑是适应这一发展趋势的必然结果。

弗迪电池（原比亚迪锂电）BMS厂长邓林旺表示，BMS可以将电池的数据采集后上传云端，通过对电池数据的挖掘研究，借助大数据和机器学习等工具，做故障预警、模型训练、参数更新、残值评估等很多有意义的事，提升新能源汽车产业链价值。同时，信息技术的进步会使BMS迎来全新的智能发展时代。随着新能源汽车的智能化，BMS将作为电池和车、云的控制沟通枢纽，提升电池的智能化控制、整车的智能化响应和用户的智能化体验。

余雪松也表示，汽车智能化将加强BMS与车载系统协同，充电状态、均衡管理等算法有望进一步优化，我国BMS技术水平将不断提升。部分企业会逐步进入核心芯片领域，BMS产业链将不断完善。同时，国家也出台了一系列措施推动新能源汽车应用，加大了对动力电池关键技术的支持力度，能够促进BMS产业的整体发展。随着BMS的智能化进程，我国企业BMS的水平有望进入国际先进水平之列，并获得国内外整车企业的认可。

我国新能源汽车市场有很大发展潜力，相关规划提出，到2025年我国新能源汽车销量要超过200万辆。同时，我国BMS市场规模将持续增长，到2025年预计接近400亿元。梁锐告诉记者，随着人们对动力电池安全性的关注和对BMS需求的增加，我国BMS产业会经历技术和产品的升级。为了建立我国BMS产业的优势，企业在未来发展的过程中需要瞄准国外高端车企的需求，进入国外高端车企的供应链。

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