在以動(dòng)力電池為能量源的電動(dòng)汽車(chē)中，BMS 作為連接電池組、整車(chē)系統和電機的“紐帶”，其重要性不言而喻。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量不斷增加，BMS 的市場(chǎng)規模也在不斷擴大，2018 年全球 BMS 產(chǎn)值規模 53.1 億美元，2019 年全球 BMS 產(chǎn)值規模超過(guò) 60 億美元；預計 2025 年全球 BMS 產(chǎn)值規模將達到 111.7 億美元。

那么，未來(lái)幾年，BMS 技術(shù)將會(huì )呈現怎樣的發(fā)展趨勢？與非網(wǎng)策劃的《BMS 的新使命》專(zhuān)題中，我們邀請了瑞薩電子中國汽車(chē)解決方案事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張瑋先生，他負責瑞薩電子中國區 BMS 市場(chǎng)推廣和應用。

瑞薩電子中國汽車(chē)解決方案事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理 張瑋先生

BMS的四項核心技術(shù)優(yōu)化電池續航和充電問(wèn)題

相對燃油汽車(chē)，續航里程短、充電時(shí)間長(cháng)一直是電動(dòng)汽車(chē)的痛點(diǎn)，BMS 作為電池管理系統在續航里程和充電長(cháng)時(shí)間改善上起著(zhù)重要作用。BMS 首先要對動(dòng)力電池的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準地監測，接下來(lái)要在監測數據的基礎上對電池狀態(tài)（如 SOC 剩余電量和 SOH 電池健康程度）進(jìn)行評估，以確定合適的控制策略，確保電池組在安全的工作狀態(tài)下，完成充電、放電和配電的過(guò)程，最大限度地優(yōu)化電能的使用、延長(cháng)電池的壽命。

關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)的續航里程和充電時(shí)間優(yōu)化，張瑋從技術(shù)角度分析了 BMS 系統的幾項核心技術(shù)：

第一項便是電池狀態(tài)估算技術(shù)，這項技術(shù)可以基于電池的精確建模和參數監測。通過(guò)大數據分析和先進(jìn)的算法，對 SOC、SOH、SOP 等電池狀態(tài)進(jìn)行準確的估算，為電池管理提供可靠的基礎。

第二項便是均衡管理技術(shù)，電動(dòng)汽車(chē)的鋰電池組中單體電池的不一致性會(huì )極大影響電池組的可用容量，這就需要通過(guò)均衡管理技術(shù)（通常包括被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩種技術(shù)）提到單體電池的一致性，提升電池組的使用壽命。

第三項是 BMS 系統的分布式架構，分布式的 BMS 系統將電池模組和電池采集單元集成在一起，讓電池組更加模塊化、標準化和智能化，擴展性更強，還可簡(jiǎn)化裝配過(guò)程、便于實(shí)現電池的梯次利用。

最后一項便是將 BMS 技術(shù)與整車(chē)控制器（VCU）功能的集成，這項技術(shù)可以由 VCU 根據整車(chē)信息和電池信息采取更合理和高效的控制策略，對于可提升實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性也很有幫助。

延長(cháng)電池壽命的有效方式

電池壽命一直是電動(dòng)汽車(chē)面臨的重要課題，業(yè)界一直在針對提高電池使用壽命進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。到目前為止，最行之有效的就是 BMS 技術(shù)，這項技術(shù)能夠在電池充放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集動(dòng)力電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過(guò)充電或過(guò)放電現象。同時(shí)能夠及時(shí)給出電池狀況，挑選出有問(wèn)題的電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性，使剩余電量估計模型的實(shí)現成為可能。除此以外，BMS 還將建立每塊電池的使用歷史檔案，為進(jìn)一步優(yōu)化和開(kāi)發(fā)新型電池、充電器、電動(dòng)機等提供資料，為離線(xiàn)分析系統故障提供依據。

針對瑞薩的 BMS 技術(shù)，張瑋介紹，“瑞薩電子也推出了令人印象深刻的 BMS ISL78714 電池管理 IC，此款方案可以提供精準的電池電壓與溫度測量、電池均衡及廣泛的系統診斷，目的是更好的保護 14 節鋰電池組，最大限度的提升電動(dòng)汽車(chē)的電池壽命和續航里程�！�

他強調，“與傳統 BMS 相比，瑞薩電子賦予了 ISL78714 更多技術(shù)優(yōu)勢，其可監測并均衡多達 14 個(gè)串聯(lián)電池，在汽車(chē)工作溫度范圍內測量精度可達±2 mV，能夠更加完善的幫助系統設計人員根據絕對電壓水平進(jìn)行判斷。在做到高性能的同時(shí)，ISL78714 保證了電動(dòng)汽車(chē)電池組系統的安全性與可靠性，使汽車(chē)制造商能夠達到 ISO 26262 汽車(chē)安全完整性等級（ASIL D）評估�！�

BMS的整合和優(yōu)化

隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的不斷發(fā)展，BMS 技術(shù)也不斷成熟，未來(lái)的 BMS 技術(shù)也將更加智能化和數據化，而那些進(jìn)行更多的 BMS 試驗開(kāi)發(fā)、制造以及梯次利用等環(huán)節實(shí)驗，并且有詳細的電池數據的 BMS 企業(yè)將更具競爭力。

功能安全領(lǐng)域未來(lái)也將是 BMS 發(fā)展的重點(diǎn)，一款新的 BMS 在投放市場(chǎng)前需要經(jīng)過(guò)嚴格的環(huán)境可靠性測試，其周期可能長(cháng)達數年，在一些簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)監測功能上需要添加產(chǎn)品功能的可靠性、穩定性、精準度、使用壽命等更加嚴格的測試標準。

瑞薩電子認為，安裝優(yōu)秀的電池管理學(xué) BMS 能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現過(guò)充電和過(guò)放電，并且延長(cháng)電池的使用壽命，監控電池組及各電池單芯的運行狀態(tài)，有效預防電池組自燃，如遇緊急情況提前對司機做出突發(fā)事件預警，為保障安全贏(yíng)得時(shí)間。

芯片廠(chǎng)商如何應對BMS技術(shù)帶來(lái)的挑戰？

眾所周知，電動(dòng)汽車(chē)的核心是電池，而電池的核心在電池管理系統。電池管理系統作為實(shí)時(shí)監控、自動(dòng)均衡、智能充放電的電子部件，起到保障安全、延長(cháng)壽命、估算剩余電量等重要功能，是動(dòng)力和儲能電池組中不可或缺的重要部件。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的不斷發(fā)展，BMS 技術(shù)也將迎來(lái)新的技術(shù)挑戰。

作為近年來(lái)興起的技術(shù)，BMS 的技術(shù)門(mén)檻是相當高的。沒(méi)有長(cháng)期研發(fā)的積累和大量數據的沉淀，難以開(kāi)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，導致了目前 BMS 研發(fā)技術(shù)參差不齊。

張瑋強調，“對于大多數芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，BMS 的發(fā)展都需要經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐，比較容易受到資金限制，所以，BMS 行業(yè)需要規范自身研發(fā)標準，提升研發(fā)效益。芯片廠(chǎng)商們也要增強核心零件自我生產(chǎn)能力，與其他企業(yè)合作研發(fā)，爭取能夠實(shí)現全新的 BMS 行業(yè)聯(lián)盟�！�

保持電池系統創(chuàng )新應對安全問(wèn)題

自新能源汽車(chē)走入大眾生活以來(lái)，發(fā)生起火和自燃事件是屢見(jiàn)不鮮，每次事故都備受市場(chǎng)關(guān)注，這也引發(fā)了大眾對于新能源汽車(chē)安全方面的眾多思考。電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源正是來(lái)自于一個(gè)個(gè)小的電池個(gè)體，舉例來(lái)說(shuō)，一輛電動(dòng)汽車(chē)的電池組里面有著(zhù)幾千節鋰電池單體。那么可以想象如此多的電池單體，每一個(gè)都是單獨制造，即便是生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)物，也難免在一致性上出現問(wèn)題。而且在后期的復雜環(huán)境中使用，難保會(huì )有某一節電池單體出現問(wèn)題，從而導致整個(gè)電池組乃至整個(gè)動(dòng)力電池單元的損壞。

BMS 系統是電動(dòng)汽車(chē)不可或缺的重要部件，是管理和監控動(dòng)力電池的中樞，管理、維護、監控電池各個(gè)模塊，肩負著(zhù)防止電池過(guò)充過(guò)放電、延長(cháng)電池使用壽命、幫助電池正常運行的重任。

張瑋介紹，“目前瑞薩電子擁有為滿(mǎn)足汽車(chē)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(zhuān)為滿(mǎn)足新一代電動(dòng)汽車(chē)應用的嚴格安全性、可靠性和性能要求而設計。我們的電池平衡和安全產(chǎn)品組合采用高度集成的 ISL78714、ISL78600 和 ISL78610 鋰電池管理系統和安全監控 IC，具有眾多優(yōu)勢，并顯著(zhù)減少混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力及電動(dòng)車(chē) (HEV/PHEV/EV) 電池組及其相關(guān)系統的總體電池管理成本�！�

除此之外，瑞薩電子還提供 ISL78692和ISL78693汽車(chē)級單芯電池充電器，可延長(cháng)車(chē)載緊急呼叫（eCall）系統中使用的鋰離子 (Li-ion)、鋰聚合物 (Li-polymer) 和磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池續航時(shí)間。此外，在 Formula E 賽事上，瑞薩電子還為馬恒達車(chē)隊設計并開(kāi)發(fā)了 BMS 模塊包括汽車(chē)級 BMS 組件，外殼和鋰離子電池。此外，創(chuàng )新的低壓 BMS 模塊還為其高功率處理器 RH850/E2x 微控制器（MCU）提供了足夠的額外處理帶寬，以支持未來(lái)的低壓電池系統創(chuàng )新。

“與非管理型低壓鋰離子電池系統相比，瑞薩 Formula E BMS 模塊提供了顯著(zhù)的安全性改進(jìn)，同時(shí)提高了低壓系統的整體效率和可靠性。我們在開(kāi)發(fā) MS 時(shí)采用的模塊級方法，需要定制設計電路原理圖、PCB、硬件組件、軟件以及對每個(gè)組件和整個(gè)模塊進(jìn)行嚴格測試。我們的低壓 BMS 技術(shù)的增強性能和功能最終可以為電動(dòng)汽車(chē)帶來(lái)一系列的設計、開(kāi)發(fā)甚至是商業(yè)改進(jìn)�！� 張瑋最后表示。