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中国电子报|特斯拉为何如此在意电池管理芯片？



中国电子报|特斯拉为何如此在意电池管理芯片？
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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》采访人员介绍 ， 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采访人员 ， 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 。 梁锐向采访人员介绍 ， 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 。 ”余雪松对采访人员说 。
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% 。 余雪松告诉采访人员 ， 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 。 在采访过程中采访人员了解到 ， 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 。


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