近年來(lái)，特斯拉、比亞迪等新能源汽車(chē)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)，新能源汽車(chē)“滿(mǎn)街跑”成為了城市交通的一景，而“新基建”的建設更是為新能源汽車(chē)裝上了“助推器”。作為其中最關(guān)鍵的部件之一，動(dòng)力電池成為業(yè)內關(guān)注的焦點(diǎn)，電池安全則成為重中之重。近期，廣東清遠、山東青島以及廣東惠州等地接連發(fā)生新能源汽車(chē)自燃事故，動(dòng)力電池起火的新聞頻發(fā)，為電池的安全性蒙上陰影。
電池管理系統（BMS）作為動(dòng)力電池組的核心部件，是銜接電池組、整車(chē)系統和電機的紐帶，能夠對電池進(jìn)行有效的管理和控制，保證動(dòng)力電池的安全性，因此世界各國對此都投入了大量人力和物力開(kāi)展深入研究。
BMS市場(chǎng)“三分天下”
新能源汽車(chē)的普及使得全球BMS市場(chǎng)規模不斷擴大。賽迪智庫電子信息研究所副所長(cháng)余雪松向《中國電子報》記者介紹，2019年全球BMS產(chǎn)值規模約60億美元，預計2025年將超過(guò)120億美元。2019年我國新能源汽車(chē)產(chǎn)量達124.2萬(wàn)輛，約占全球的57%，BMS市場(chǎng)規模約為240億元。
欣旺達電子股份有限公司副總裁梁銳告訴記者，現階段參與布局BMS的企業(yè)共有三類(lèi)，為整車(chē)企業(yè)、動(dòng)力電池企業(yè)和專(zhuān)業(yè)第三方BMS企業(yè)，市場(chǎng)呈現出“三分天下”的局面。長(cháng)期的研發(fā)積累以及雄厚的資金實(shí)力讓整車(chē)企業(yè)在BMS產(chǎn)業(yè)具備較強競爭力。余雪松表示，目前國內外汽車(chē)廠(chǎng)商，如特斯拉、通用和比亞迪等，均有團隊負責BMS的研發(fā)。業(yè)內人士林健博士表示，國內幾乎所有整車(chē)廠(chǎng)都在做BMS，沒(méi)有能力的車(chē)企也將其提上了日程。
動(dòng)力電池企業(yè)掌握了從電池芯到電池包的整套技術(shù)，對電芯的研發(fā)和生產(chǎn)等環(huán)節輕車(chē)熟路。據悉，目前知名動(dòng)力電池企業(yè)有松下、三星、LG、寧德時(shí)代、比亞迪和欣旺達等。梁銳指出，電池和整車(chē)的相互連接是一個(gè)重要的前提，動(dòng)力電池企業(yè)仍需加深對車(chē)企需求的了解。
專(zhuān)業(yè)第三方BMS企業(yè)在整車(chē)廠(chǎng)供應鏈中具有重要地位。梁銳向記者介紹，當前處于競爭前列的第三方BMS企業(yè)有博世、海拉、普瑞和億能電子等。梁銳指出，第三方BMS企業(yè)在把握車(chē)企需求和相互協(xié)作等方面存在一定劣勢，因而生存空間受限。余雪松也表示，目前第三方BMS企業(yè)正面臨來(lái)自整車(chē)企業(yè)和動(dòng)力電池企業(yè)的“雙重夾擊”�！敖陙�(lái)，BMS市場(chǎng)正呈現以下發(fā)展特點(diǎn)：逐步向頭部企業(yè)集中，中小企業(yè)市場(chǎng)份額持續萎縮；在整車(chē)企業(yè)和動(dòng)力電池企業(yè)的雙向擠壓下，第三方企業(yè)的生存空間不斷縮小�！庇嘌┧蓪τ浾哒f(shuō)。
動(dòng)力電池實(shí)現跨越仍需突破三大障礙
BMS是動(dòng)力電池安全的“保護傘”，其成本約占動(dòng)力電池模塊成本的10%。余雪松告訴記者，BMS能估測電池的荷電狀態(tài)，檢測電池的使用狀態(tài)，管控電池的循環(huán)壽命，并在充放電過(guò)程中對電池系統的加熱、冷卻及溫度均衡性進(jìn)行調節。
不同的BMS模塊發(fā)揮著(zhù)不同的功能。林健指出，BMS系統通常包括檢測模塊與運算控制模塊。檢測是指測量電芯的電壓、電流和溫度以及電池組的電壓，然后將這些信號傳給運算模塊進(jìn)行處理并發(fā)出指令�？刂颇K一般包括硬件、底層基礎軟件和應用層軟件。其中最核心的部分是應用層軟件。應用層軟件一般分為兩部分：電池狀態(tài)的估算算法和故障診斷以及保護。
既然BMS不同模塊的協(xié)同作用能保證動(dòng)力電池的安全，為何新能源汽車(chē)電池失火事件仍頻頻發(fā)生？對此，林健表示，電池制造是主要原因，但BMS在不少情況下也有不可推卸的責任，比如只考慮電池的平均狀況而不考慮每個(gè)電池的特殊情況，或是只考慮電池恒溫時(shí)的狀態(tài)，對溫度的變化影響有所忽視。
因此，推動(dòng)BMS產(chǎn)業(yè)升級、增強動(dòng)力電池的安全性迫在眉睫。在采訪(fǎng)過(guò)程中記者了解到，動(dòng)力電池實(shí)現跨越仍需突破三大障礙。林健指出，首先，我國在BMS核心算法上與國外存在差距。在控制策略上，國內90%以上的廠(chǎng)家仍然使用安時(shí)積分法加開(kāi)路電壓計算充電狀態(tài)。然而，安時(shí)積分法沒(méi)有糾錯能力，在電池老化或電池溫度變化較大的情況下，電流的精度會(huì )很差，也無(wú)法考慮到每節電池的特殊情況�！盀榱颂岣呔�，控制算法普遍采用開(kāi)路電壓修正，但只能在充電開(kāi)始或最后階段修正，因此小電流修正誤差較大，修正機會(huì )很少�！绷纸≌f(shuō)。
相比之下，林健表示，部分國外公司早已使用了智能化算法，通過(guò)實(shí)時(shí)在線(xiàn)估算來(lái)估算出電池的所有等效參數，從而精確地估算出電池組的狀態(tài)，因此無(wú)論是新電池還是老化后的電池，都能保持高精度的超強糾錯能力。近年來(lái)，國內部分廠(chǎng)家也嘗試使用了類(lèi)似方法，但他們只能估算部分參數，或在短時(shí)間內臨時(shí)使用類(lèi)似算法�？傮w來(lái)說(shuō)，我國B(niǎo)MS在核心算法上仍需進(jìn)一步提升，只有高精度、高魯棒的算法才能實(shí)現真正的智能化，幫助我國B(niǎo)MS實(shí)現跨越。
其次，林健指出，關(guān)鍵芯片仍依賴(lài)進(jìn)口也是制約我國B(niǎo)MS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板之一。對此，余雪松告訴記者，目前我國B(niǎo)MS關(guān)鍵芯片的供給主要依賴(lài)瑞薩、英飛凌、TI、博通等國外企業(yè)，國內尚無(wú)企業(yè)能夠規模供給。
最后，BMS過(guò)熱管理技術(shù)仍有待提高。余雪松表示：“目前動(dòng)力電池模組多采用風(fēng)冷技術(shù)，而B(niǎo)MS負責監測單體電池的發(fā)熱情況，在發(fā)現苗頭的情況下可以采取一定措施進(jìn)行預防。但一旦單體電池過(guò)熱，就會(huì )缺乏對過(guò)熱電池的精確處置手段。新能源汽車(chē)發(fā)生起火事故，往往是單體電池熱失控后無(wú)法有效處置所致�！�
BMS迎來(lái)全新智能發(fā)展時(shí)代
我國新能源汽車(chē)在汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量中所占比重越來(lái)越大，產(chǎn)銷(xiāo)量呈現逐年增長(cháng)之勢。數據顯示，2019年，我國新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別為124.2萬(wàn)輛和120.6萬(wàn)輛，均呈上升之勢。
新能源汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展和新能源汽車(chē)的高銷(xiāo)量給BMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)光明前景的同時(shí)，也對動(dòng)力電池的安全性及BMS產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級提出了更高的要求，而B(niǎo)MS的智能化無(wú)疑是適應這一發(fā)展趨勢的必然結果。
弗迪電池（原比亞迪鋰電）BMS廠(chǎng)長(cháng)鄧林旺表示，BMS可以將電池的數據采集后上傳云端，通過(guò)對電池數據的挖掘研究，借助大數據和機器學(xué)習等工具，做故障預警、模型訓練、參數更新、殘值評估等很多有意義的事，提升新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值。同時(shí)，信息技術(shù)的進(jìn)步會(huì )使BMS迎來(lái)全新的智能發(fā)展時(shí)代。隨著(zhù)新能源汽車(chē)的智能化，BMS將作為電池和車(chē)、云的控制溝通樞紐，提升電池的智能化控制、整車(chē)的智能化響應和用戶(hù)的智能化體驗。
余雪松也表示，汽車(chē)智能化將加強BMS與車(chē)載系統協(xié)同，充電狀態(tài)、均衡管理等算法有望進(jìn)一步優(yōu)化，我國B(niǎo)MS技術(shù)水平將不斷提升。部分企業(yè)會(huì )逐步進(jìn)入核心芯片領(lǐng)域，BMS產(chǎn)業(yè)鏈將不斷完善。同時(shí)，國家也出臺了一系列措施推動(dòng)新能源汽車(chē)應用，加大了對動(dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)的支持力度，能夠促進(jìn)BMS產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。隨著(zhù)BMS的智能化進(jìn)程，我國企業(yè)BMS的水平有望進(jìn)入國際先進(jìn)水平之列，并獲得國內外整車(chē)企業(yè)的認可。
我國新能源汽車(chē)市場(chǎng)有很大發(fā)展潛力，相關(guān)規劃提出，到2025年我國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量要超過(guò)200萬(wàn)輛。同時(shí)，我國B(niǎo)MS市場(chǎng)規模將持續增長(cháng)，到2025年預計接近400億元。梁銳告訴記者，隨著(zhù)人們對動(dòng)力電池安全性的關(guān)注和對BMS需求的增加，我國B(niǎo)MS產(chǎn)業(yè)會(huì )經(jīng)歷技術(shù)和產(chǎn)品的升級。為了建立我國B(niǎo)MS產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，企業(yè)在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中需要瞄準國外高端車(chē)企的需求，進(jìn)入國外高端車(chē)企的供應鏈。 |
