智能化和電動化的大浪潮已然拉開序幕，擁抱變革才能不錯過這一生機勃勃的時代。就在2021年開年，圍繞“1000公里續(xù)航”話題的爭議就已火藥味十足。但無論理想與現(xiàn)實之前有多遠的距離，向著1000公里“進發(fā)”看來已是必然之路。而電池的“萬丈雄心”需要電池管理系統(tǒng)（BMS）來加以成全，BMS如何隨需而變？又將催生哪些新的技術？隨著BMS的“權重”凸顯，產業(yè)鏈條又將發(fā)生怎樣的更迭？

一切都在變化中，能否在變局中開新局？

BMS的變局

BMS之所以如此重要，是因電池本身在成本和性能上已成為整車廠致勝的關鍵點，而電池的續(xù)航里程、快充、成本等均與BMS的優(yōu)化息息相關。恩智浦半導體副總裁兼驅動和能源系統(tǒng)產品線總經(jīng)理李曉鶴提及，如在一定程度上提高充電狀態(tài)以及電池健康的估算準確值，就可在不增加成本的情況下提高快充速度或單次續(xù)航里程。

如TI中國區(qū)嵌入式與數(shù)字光處理應用技術總監(jiān)師英所言，BMS常見的訴求在于：一是如何保證電池系統(tǒng)的安全性。二是如何讓電池系統(tǒng)在最大的效率下運行，即最大化續(xù)航里程。三是提升可靠性。四是進一步降低成本。

正因為BMS所締造的高價值譜系，因而盡管從占比來看，李曉鶴的估計是BMS在電池總成本中占比較小，約在10%-20%之間，但BMS仍大有可為。

對于延長續(xù)航里程、縮短充電時間這一持續(xù)的“命題”，李曉鶴指出了相應的挑戰(zhàn)，即延長里程要提高比能量，縮短充電時間則要增加比功率，產生的風險諸如過壓、過充、熱失控等，這都需要BMS有更高的安全等級、更快的診斷速度和更精確的測量等。

而BMS經(jīng)過十多年的發(fā)展，關注點亦逐漸轉向，需要全盤考量。李曉鶴表示，最初幾年是關注其可靠性的優(yōu)化。而在過去的幾年，關注點已轉移到系統(tǒng)成本的優(yōu)化。到現(xiàn)在，一方面整體系統(tǒng)成本的優(yōu)化會一直繼續(xù)，未來整體電池成本控制將會有一個質的提升，目前成本約130美元/千瓦時，十年之內或將成本壓縮至一半。另一方面，隨著車廠產量從幾萬輛、幾十萬輛車進入百萬級別，如何能以相對成熟的方式，做到成本更優(yōu)化、安全性更高、可靠性更高等一致性將是持續(xù)的考驗。

作為汽車業(yè)老牌勁旅，恩智浦的BMS整體方案除著力滿足上述需求之外，還有一大優(yōu)勢是其可兼顧14V、48V、400V、800V以及各種不同模式，可擴展性和復用性可助力客戶輕松進行軟硬件開發(fā)，并且只需關注應用層軟件的差異化設計即可，從而降低驗證時間并加快上市。

在業(yè)界期盼的快充層面，亦如同一把雙刃劍，畢竟快充會降低電池的壽命，比慢充更耗損電池。對此，李曉鶴表示，一方面可從電化學設計角度來改善，這是材料本身要解決的問題。二是BMS通過提高精度、優(yōu)化測量方式以及確保更好的電流電壓同步性來支持快充，并從中保證安全。

供應鏈的“變遷”

無論是已成全球趨勢的汽車芯片短缺以及巨大的不確定性，還是智能汽車的模塊化演進，都在催化供應鏈的自主可控和重塑，傳統(tǒng)線性產業(yè)鏈模式已然“生變”。

在傳統(tǒng)線性的模式中，汽車零部件廠如博世、大陸等以及電池供應商可作為Tier1，而汽車半導體公司一般可作為Tier2，供應鏈條一般是Tier2至Tier1再至整車廠。

“BMS是一個多元化市場，因電池本身是新能源汽車廠商的戰(zhàn)略重點，整車廠、電池廠、Tier1都想抓住機會。”李曉鶴分析說，“目前是多種現(xiàn)象共存，有的是以整車廠為主導，車廠本身擁有電池的集成能力，就像大眾等；有的是像寧德時代這樣有很強實力的電池制造商為主導，完成整個系統(tǒng)的設計和集成工作，為整車廠提供電池包，而這樣整車廠的溢價權、決策權就會相對低一些；還有一種傳統(tǒng)情況是恩智浦將方案提供給Tier1，Tier1再供給整車廠，中間還有一家電池企業(yè)。”

受國際形勢不確定性和缺貨日趨嚴重的影響，構建安全可控的汽車芯片供應體系，已經(jīng)成為了產業(yè)發(fā)展的“當務之急”。眾多車企紛紛走向自研或者聯(lián)合芯片公司研發(fā)的道路，Tier1和整車廠商的驗證速度明顯提升。在這一過程中，半導體廠商更需應時而動。

“對于半導體廠商來說，因整車廠和電池廠在競爭中有更多的主動權，整車廠是甲方，電池廠則擁有最核心的材料、機械以及電池設計資源。因此半導體廠商服務的客戶是非常多元化的，不只是和Tier1接觸，與整車廠、電池廠都要建立更強的互動。” 李曉鶴直言道。

無線BMS的“進階”

盡管有線BMS縱橫江湖多年，但一個微妙的現(xiàn)實是，BMS從有線走向無線的趨勢已在“顯性化”。

這主要還是因為有線BMS的弊病所致。據(jù)TI中國區(qū)嵌入式與數(shù)字光處理應用技術總監(jiān)師英介紹，在有線BMS系統(tǒng)中，每一節(jié)電池包都有模組，模組中的每個電池都必須通過一個通信電纜連接到一個調節(jié)電量、做電池電芯監(jiān)控和平衡的監(jiān)控芯片。為使通信電纜的連接可靠，一般會采用菊花鏈連接，而且線纜需要重型銅線，這造成非常龐雜的電纜布置，不僅會增加重量，而電纜和連接器故障亦是導致電池包出現(xiàn)故障的主要原因。而一旦電纜或者連接器出現(xiàn)問題可能需要更換整個電池包，費用也會十分昂貴。

因而，無線BMS成為解決這一痼疾的動向之一。師英指出，一方面，采用無線的方式則可不采用重型銅線，從而將更多空間留給電芯，這可提高整個電池包的體積能量密度，從而提高新能源汽車的續(xù)航能力。另一方面，它不僅可以減低制造工藝的難度，還可以降低后續(xù)維護的成本。

值得一提的是，為避免干擾和相關挑戰(zhàn)，TI專門為了無線BMS設計的一個無線通訊協(xié)議棧。師英強調，這一協(xié)議網(wǎng)絡可用性可以達到99.999%，錯誤故障率極低，就算萬一有99.999%之外的故障也有快速診斷和恢復機制，從而讓網(wǎng)絡恢復到安全通信的狀態(tài)。同時，這套系統(tǒng)提供多個跨平臺進行可靠系統(tǒng)設計的自由，提供可擴展性和高靈活性。據(jù)師英介紹，TI無線BMS已經(jīng)通過了符合汽車安全完整性等級ASIL D認證，以及更高水準的國際標準化組織（ISO）26262認證。

雖然無線BMS看似“美好”，但畢竟是一新生事物，想要“開辟一片新天地”仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。

對此，德州儀器 （TI） 電池管理系統(tǒng)工程經(jīng)理吳萬邦認為，無線BMS除在技術上保證可靠性、安全性、價值化之外，成本的進一步降低將更便于市場接受，但這還需要一段時間。此外，相關工程師如何將新的無線方案融入其整體的開發(fā)，亦是無線BMS方案實現(xiàn)商用化的挑戰(zhàn)。而為了進一步助力無線BMS方案的落地，TI著力提供從軟硬件到參考設計全流程解決方案，以加速產品的上市時間。

瓦爾登湖有一句話：有些人步伐與眾不同，那是因為他們聽見了遠方的鼓聲。
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