BMS如何落地生花
2024-03-01 10:03:48
伴随锂电池同步发展
电池管理系统不只应用于汽车业,只要有锂电池,就有它的用武之处,手机、电脑、无人机等电子产品上都有配备。
BMS在汽车上的应用,是伴随着锂离子电池的应用产生的。北京航空航天大学交通科学与工程学院院长杨世春介绍说:“BMS的雏形是锂离子电池保护板,随着纯电动汽车的快速发展,简单的电池保护板难以满足电池状态监测和性能管理的复杂要求,由此BMS诞生。在锂电池保护板的基础上,BMS增加了通信、均衡管理、电池剩余容量(SOC)估算、功率状态(SOP)估算、健康状态(SOH)估算等功能。”
在特斯拉电池系统工程师刘寻看来,BMS在汽车行业愈发受到关注源于以下几点原因:首先,BMS可满足准确检测电池安全的需求;其次,BMS可延长电池寿命;此外,对电池的精确检测可充分利用剩余电量,增加续驶里程。对于消费者来说,BMS有助于提高车辆性能和安全性。这几点优势足以让BMS成为当前汽车行业的“香饽饽”。
BMS市场格局大颠覆
如今,BMS在我国正处于快速发展的阶段。2020~2022年,新能源汽车快速普及,BMS装机量呈现爆发式增长,年装机量已超过500万套。据中商情报数据显示,2022年车规级BMS市场规模达到138亿元,如今每一辆新能源汽车至少要配装一套BMS。
随着零部件供应商重视自主开发,BMS的国产化进程也正驶入快车道。刘寻表示,BMS本身硬件并不存在太多技术壁垒,主要是软件迭代,包括热管理系统策略、SOC估算准确性等,这对产品设计和开发提出了新的要求。
据了解,目前全球BMS主要厂商包括弗迪电池、特斯拉、宁德时代、比亚迪、华霆动力、联合电子、东软睿驰、亿能电子、力高技术、均胜电子、普瑞均胜、上海捷能、长安汽车、北汽新能源、科列技术、国轩高科等。从电池管理系统行业3大参与主体的电池装机量市场份额来看,整车企业生产的BMS装机量约占总量的21%,电池厂商生产的BMS装机量约占46%,专业的BMS厂商约占据33%。总体来看,电池厂商占据国内电池管理系统行业主要的市场份额。
近年来,BMS配套企业的市场格局有了明显变化,均胜电子新能源研究院院长、普瑞均胜副总裁姜钊总结了过去几年头部企业情况:“2020年时,前10家配套企业中共有7家来自第三方BMS企业;而到了2022年,第三方BMS企业仅剩3家,具有整车背景BMS企业占5家,具有电池背景的企业占2家,其中均胜电子就是3家之一。”他表示,相对具有整车企业或电池背景的BMS企业而言,虽然第三方BMS企业客户资源相对弱势,但第三方企业研发资源更集中,技术耕耘更扎实,服务经验更丰富,因此第三方BMS企业在激烈的BMS市场竞争中也有实力和机会去发挥优势,抢占市场份额。均胜电子就是凭借研发积累和沉淀,在BMS技术和客户资源上形成了独特优势,因此才能进入并保持在前10企业行列中。
如今,BMS行业头部企业集中优势明显,但新入局者此起彼伏,预计未来几年行业竞争将更加激烈,尤其是中国市场。
软件技术决定性能差距
当前BMS仍是纯电动汽车的核心技术之一,各整车企业、零部件供应商、科研机构等都在持续加大研发力度。在未来电动汽车竞争中,拥有性能可靠、价格低廉的电池管理系统,将成为电动汽车的核心竞争力。
据姜钊介绍,BMS在架构设计上主要包括控制模块和采样模块,根据BMS不同功能模块之间的拓扑结构,BMS可以分为集中式和分布式两大类。集中式BMS也称为一体式BMS,是指将BMS主控制模块、电芯采样模块全部集中在一个控制器内,整个通信过程都集中在PCB电路板内部,该架构的BMS设计上可以节约空间和成本,一般适用于电芯较少、模组较小的电池系统,如48V混动系统上。分布式BMS是根据BMS功能划分出控制器主板以及多个控制器从板,这种架构的BMS可以灵活进行线束和空间布置,通常适用于较多电芯数量、较大容量的电池系统,目前在新能源汽车动力电池上普遍应用。
在分布式BMS中,根据主从板之间拓扑连接方式,可以进一步分为星形连接、总线连接和菊花链连接。随着新能源汽车轻量化、低成本、智能化的发展趋势和越来越高的安全要求,BMS技术发展也开始出现诸多分支形式,如云端BMS、无线BMS等。
杨世春认为,在目前BMS系统中,CAN总线是使用最广泛的通讯方式,但随着对成本控制压力越来越大,很多厂家都在向菊花链的方式转变。在现有主流BMS架构中,无论是CAN总线还是菊花链通讯,都是通过实体线束将电池采样芯片联系起来,数据是沿着线束链路进行传递,这种有线传输存在冗余性较差、重量及成本增加、可靠性差等问题,因此无线BMS有可能成为未来发展趋势。
刘寻介绍说,BMS的技术关键在于软件和芯片,软件上的控制逻辑和建模是企业竞争的最关键要素。







