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據(jù)Marklines統(tǒng)計，2020年全球電動汽車的總銷量為289.24萬輛，同比上升了45%。在電動車快速普及的今天，電池壽命和安全問題仍然是困擾消費者和生產(chǎn)廠商的一個難題。如何對電池進行有效的管理，成為了行業(yè)廠商技術(shù)攻堅的突破口。
電池管理系統(tǒng)（BMS）作為連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，通過實時采集、處理、存儲電池組運行過程中的重要信息，與外部設(shè)備交換信息，解決電池系統(tǒng)中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問題。在此趨勢背景下，與非網(wǎng)推出BMS專題，邀請瑞薩電子就相關(guān)問題進行了探討。瑞薩電子Bruce Zhang針對筆者的問題和困惑進行了詳細(xì)的解答和分享。
瑞薩電子Bruce Zhang
與非網(wǎng)：自新能源汽車問世以來，發(fā)生起火和自燃事件屢見不鮮，每次事故都備受市場關(guān)注，也引發(fā)了大眾對于新能源汽車安全方面的眾多思考。BMS是否還存在較大的優(yōu)化空間？
Bruce Zhang：電動汽車的動力來源是每一個電池個體，舉例來說，一輛電動汽車的電池組里面有著幾千節(jié)鋰電池單體，只要某一節(jié)電池單體或因外部或內(nèi)部的原因出現(xiàn)問題，就有可能導(dǎo)致整個電池組乃至整個動力電池單元的損壞。BMS系統(tǒng)是電動汽車不可或缺的重要部件，是管理和監(jiān)控動力電池的中樞，管理、維護、監(jiān)控電池各個模塊，肩負(fù)著防止電池過充過放電、延長電池使用壽命、幫助電池正常運行的重任。
目前瑞薩電子擁有為滿足汽車級 (AEC-Q100)打造的鋰離子電池管理解決方案 (BMS)，該解決方案是專為滿足新一代電動汽車應(yīng)用的嚴(yán)格安全性、可靠性和性能要求而設(shè)計。瑞薩作為汽車BMS行業(yè)領(lǐng)軍方案商，我們的布局也是持續(xù)的投入。目前在研發(fā)的有RAA2717XX 系列全新方案。雙路徑，極大的增強了功能安全多樣性。
與非網(wǎng)：隨著BMS的發(fā)展，無線BMS開始出現(xiàn)。目前市場應(yīng)用中，無線BMS實際應(yīng)用情況如何？是否存在落地難題？
Bruce Zhang：隨著人們對新能源汽車?yán)m(xù)航能力以及電池安全性的重視程度不斷提高，無線BMS成為了技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的重要方向，取代了電池組和電池管理系統(tǒng)之間的傳統(tǒng)有線連接，逐步從早期的研發(fā)階段開始步入產(chǎn)業(yè)化。無線BMS技術(shù)采用無線通訊方案與電池監(jiān)測器協(xié)同工作，無線通訊的功耗低，可拓展性強，減少線纜和連接器，簡化了PACK結(jié)構(gòu)，主從板之前也沒有高壓風(fēng)險，可以大幅度提高電池管理的可靠性，精度，降低整體成本。
瑞薩電子主要的BMS管理器包括三種電池平衡模式：手動平衡模式、定時平衡模式和自動平衡模式。自動平衡模式在從每個電池中消耗主機指定的電量后終止平衡。目前瑞薩BMS方案采用被動均衡為多。這個方案被很多整車廠，在實際應(yīng)用中判定為可靠性更高，成本更優(yōu)的方案。瑞薩電子日本總部有專門的團隊在進行無線BMS的研究，希望盡快推出可以批量的產(chǎn)品方案。
與非網(wǎng)：5G、AI、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起和發(fā)展，給BMS帶來了哪些改變和助力？從市場需求和技術(shù)實現(xiàn)來看，BMS還呈現(xiàn)出哪些創(chuàng)新發(fā)展的趨勢？
Bruce Zhang：隨著電動汽車的不斷發(fā)展，BMS技術(shù)也不斷成熟，未來的BMS技術(shù)也將更加智能化和數(shù)據(jù)化，而那些進行更多的BMS試驗開發(fā)、制造以及梯次利用等環(huán)節(jié)實驗，并且有詳細(xì)的電池數(shù)據(jù)的BMS企業(yè)將更具競爭力。功能安全領(lǐng)域未來也將是BMS發(fā)展的重點，一款新的BMS在投放市場前需要經(jīng)過嚴(yán)格的環(huán)境可靠性測試，其周期可能長達數(shù)年，在一些簡單的實時監(jiān)測功能上需要添加產(chǎn)品功能的可靠性、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)度、使用壽命等更加嚴(yán)格的測試標(biāo)準(zhǔn)。
瑞薩電子認(rèn)為安裝優(yōu)秀的電池管理BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池組及各電池單芯的運行狀態(tài)，有效預(yù)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(yù)警，為保障安全贏得時間。
與非網(wǎng)：在整車廠和電芯廠向BMS產(chǎn)業(yè)鏈延伸規(guī)劃的趨勢下，產(chǎn)業(yè)鏈條以及芯片廠在其中的定位是否在發(fā)生變化？
Bruce Zhang：不局限于新能源汽車，瑞薩電子作為芯片廠商與主機廠及Tier1廠商都保持著密切且良好的合作關(guān)系。通過攜手主機廠更好地了解終端需求并提供相應(yīng)的技術(shù)及產(chǎn)品支持。目前越來越多的整車廠意識到BMS對新能源車的重要性，都組建團隊，希望把BMS研發(fā)，品質(zhì)把控的核心技術(shù)，掌握在自己手里。
與非網(wǎng)：BMS行業(yè)核心的芯片產(chǎn)品主要是國際大廠產(chǎn)品為主，中國本土品牌差距在哪？BMS的技術(shù)壁壘主要是什么？
Bruce Zhang：中國本土品牌和國際大廠的BMS核心芯片，差距還比較大。目前本土品牌，還基本上集中在工業(yè)，消費類領(lǐng)域，如汽車行業(yè)，對可靠性、功能安全要求比較高的領(lǐng)域，本土品牌量產(chǎn)的基本上很少，車廠試錯的意愿還不是很強，還處于攻克關(guān)鍵技術(shù)壁壘階段。
與非網(wǎng)：從BMS市場成熟度和產(chǎn)業(yè)模式的角度來看，國內(nèi)外市場特點是什么？如何看待中國BMS市場的發(fā)展？
Bruce Zhang：眾所周知，電動汽車的核心是電池，而電池的核心在電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)作為實時監(jiān)控、自動均衡、智能充放電的電子部件，起到保障安全、延長壽命、估算剩余電量等重要功能，是動力和儲能電池組中不可或缺的重要部件。隨著電動汽車的不斷發(fā)展，BMS技術(shù)也將迎來新的技術(shù)挑戰(zhàn)。作為近年來興起的技術(shù)，BMS的技術(shù)門檻是相當(dāng)高的，沒有長期研發(fā)的積累和大量數(shù)據(jù)的沉淀，難以開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。因此，BMS研發(fā)需要大量的時間與資金支持，導(dǎo)致了目前BMS研發(fā)技術(shù)參差不齊。
對于大多數(shù)芯片廠商來說，BMS的發(fā)展都需要經(jīng)過大量實踐，比較容易受到資金限制，所以，BMS行業(yè)需要規(guī)范自身研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，提升研發(fā)效益。芯片廠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?qū)崿F(xiàn)全新的BMS行業(yè)聯(lián)盟。
與非網(wǎng)：針對電動汽車BMS應(yīng)用，瑞薩電子推出了哪些產(chǎn)品和解決方案？獨特優(yōu)勢是什么？
Bruce Zhang：BMS是電動汽車電池組的“大腦”，其性能極大地影響了電動汽車的續(xù)航里程和電池壽命。瑞薩產(chǎn)品特別適用于精確、安全的BMS應(yīng)用。
瑞薩電子提供一款完整參考設(shè)計可作為一個完整的汽車電池管理系統(tǒng)，監(jiān)控多達70節(jié)串聯(lián)鋰電池。RH850微控制器(MCU)與ISL78714多單元鋰離子電池管理設(shè)備通信，以監(jiān)控電池電壓、電池組溫度和電流，記錄重大故障檢測及控制電池平衡。ISL78714包含菊花鏈硬件以在電池之間提供穩(wěn)定、隔離的通信。RH850能通過接口連接到多個CAN、LIN、UART和RS-485總線，并控制多個PWM輸出。該參考設(shè)計基于ISL78714BMS5XBEKIT1Z汽車級多節(jié)鋰離子電池管理系統(tǒng)參考設(shè)計套件。
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