據(jù)預(yù)測(cè),，到 2030 年,，全球近半數(shù)新生產(chǎn)的汽車(chē)將電動(dòng)化（包括純電,，插電混動(dòng)以及微混）,，電動(dòng)車(chē)的普及使得市場(chǎng)上電動(dòng)汽車(chē)的保有量逐漸增加,，基數(shù)增加后,，電動(dòng)汽車(chē)的可靠性和耐用性將是各個(gè)廠家面臨的主要挑戰(zhàn)之一,。與傳統(tǒng)燃油車(chē)成熟的 ECU 技術(shù)相比較,，電動(dòng)汽車(chē)是新事物，歷史短,，樣本小,，積累有限。芯片廠商如何能從器件角度為整車(chē)的可靠耐用性提供保障是非常關(guān)鍵的一點(diǎn),。（數(shù)據(jù)來(lái)源: Strategy analytics, HIS, Evercore, NXP CMI）

　　恩智浦大中華區(qū)汽車(chē)模擬器件產(chǎn)品市場(chǎng)高級(jí)經(jīng)理 朱玉平

　　BMS從三方面改善電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航和充電時(shí)間

　　相對(duì)燃油汽車(chē),，續(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)一直是電動(dòng)汽車(chē)的痛點(diǎn),，關(guān)于 BMS 對(duì)于續(xù)航里程和充電時(shí)間的改善,，朱玉平對(duì)與非網(wǎng)表示，“拋開(kāi)其他因素,，先進(jìn)的電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng) BMS（Battery Management System）在一定程度上有助于提升電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程和縮短充電時(shí)間,。”

　　他解釋主要有三個(gè)方面：

　　第一,， 高精度的檢測(cè)能力,，包括電池電壓、電流,、溫度等指標(biāo),，有助于 BMS 對(duì)電池狀態(tài)的精確把握,，這有利于系統(tǒng)對(duì)電池 SOC 和 SOH 的測(cè)算準(zhǔn)確度，提升電池電量監(jiān)控精度,，從而影響到最終的續(xù)航里程和充放電時(shí)間,。因?yàn)槌浞烹姷碾娏鞔笮『碗娏靠刂剖軠y(cè)量精度直接影響,，而充電電流大小直接影響充電時(shí)間,。

　　第二， 電池的均衡方式和均衡策略,，目前大部分電動(dòng)汽車(chē)采用被動(dòng)均衡方式來(lái)保持串聯(lián)電池電量在多次循環(huán)充放后的電量一致性,。良好的均衡算法和策略可以有助于所有電芯在不過(guò)多主動(dòng)放電的情況下，保持電量的一致性,，從而延長(zhǎng)續(xù)航里程,。

　　第三， 通過(guò)采用模型預(yù)測(cè)控制算法來(lái)管理電池電量,，最大化提升電池利用效率,，從而增加續(xù)航里程。預(yù)測(cè)控制算法可綜合整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)的用電充電模型,，電池自生的模型,，綜合考慮來(lái)給 VCU 提供參考建議從而實(shí)現(xiàn)效率提升。不過(guò)用于建?？刂菩枰^大的 CPU 算力,，現(xiàn)在還未太普遍。

　　提升BMS測(cè)量精度和算法是確保汽車(chē)安全的關(guān)鍵因素

　　電動(dòng)汽車(chē)安全問(wèn)題一直受到用戶(hù)關(guān)注,， 受化學(xué)和物理特性所限,，目前電動(dòng)汽車(chē)電池的電壓、電流,、溫度等參數(shù)需要實(shí)時(shí),、嚴(yán)密、精確的監(jiān)控,，才能有效避免電池自燃事故發(fā)生,，由于溫度等參數(shù)的檢測(cè)有時(shí)間延后性，外加電池模型參數(shù)隨著使用時(shí)間會(huì)變化,，傳統(tǒng)的 BMS 一般通過(guò)給系統(tǒng)留出足夠的余量來(lái)確保電池處于安全工作區(qū),。更先進(jìn)的 BMS 可以通過(guò)提升測(cè)量精度和算法來(lái)擴(kuò)大電池的安全工作區(qū)，從而在保障電池安全的前提下,，增加續(xù)航里程,，加快充電時(shí)間，并延長(zhǎng)使用壽命,。

　　關(guān)于恩智浦的汽車(chē)解決方案,，朱玉平介紹,，“恩智浦可以為客戶(hù)提供包括符合功能安全的電源 Power SBC，主處理器 MCU 和模擬前端采樣芯片 AFE 的整套方案,，方案支持用戶(hù)產(chǎn)品達(dá)到 AISL-C/D 功能安全等級(jí)目標(biāo),。Power SBC 提供硬件冗余電源供給；帶鎖步核的 MCU 擁有多達(dá) 70 多項(xiàng)預(yù)防故障的安全機(jī)制,，確保主處理器可靠運(yùn)行,；高精度測(cè)量 AFE，可實(shí)現(xiàn)最高達(dá) 0.8mV 的測(cè)量精度,，并且在業(yè)界率先對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的精度參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述,。恩智浦在汽車(chē)電子領(lǐng)域有悠久的研發(fā)、生產(chǎn),、制造歷史,，以及強(qiáng)大的專(zhuān)業(yè)技術(shù)積淀，造就了卓越的符合車(chē)規(guī)的產(chǎn)品品質(zhì),、可靠性和耐用性,，從而保障了客戶(hù)在大規(guī)模應(yīng)用后的產(chǎn)品可靠性和低故障率?！?/p>

　　另外,，BMS 技術(shù)演進(jìn)與電池技術(shù)發(fā)展和電動(dòng)汽車(chē)架構(gòu)變化高度相關(guān)。目前看來(lái),，有三大發(fā)展趨勢(shì)：第一,，從離散的 ECU 控制向域控制發(fā)展，集中控制有利于汽車(chē)軟件的在線升級(jí)和智能駕駛的發(fā)展,。BMS 的主控部分 BMU,，未來(lái)可能會(huì)交給動(dòng)力域控制器來(lái)接管；第二,，模擬采樣前端 AFE 的通信方式由有線向無(wú)線發(fā)展,，有利于簡(jiǎn)化和智能化電池包的生產(chǎn)、組裝,、維修,、回收等環(huán)節(jié)；第三,，簡(jiǎn)化 BMS 采樣板的設(shè)計(jì),。隨著市場(chǎng)對(duì)電池包能量密度要求的日益提高，電池包內(nèi)留給 BMS 的空間越來(lái)越小,，如何簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),，采用更少的器件，占用更小的空間,，實(shí)現(xiàn)同樣的功能,，可能是行業(yè)努力的方向和趨勢(shì),。

　　BMS通過(guò)精確監(jiān)控延長(zhǎng)電池壽命

　　對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，自然希望電池壽命壽命更長(zhǎng),，從而可以降低使用成本,，電動(dòng)汽車(chē)廠商及方案上都在不斷進(jìn)行方案改進(jìn)，來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求,。到底有哪些方式可以提高電池的使用壽命,？朱玉平做了詳細(xì)分析。

　　電池壽命除了以電池放電容量（電量）判定基準(zhǔn)外,，還有充放電功率,、內(nèi)阻抗和膨脹系數(shù),。除了通過(guò)包括新配方,、新材料研發(fā)等在內(nèi)的方法，電池的使用壽命與使用方法策略高度相關(guān),。隨著市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電速度和續(xù)航里程有越來(lái)越高的要求,，實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)電池的使用越來(lái)越接近其參數(shù)的極限,，這一點(diǎn)對(duì)于電池壽命不利,。大電流快充、快放,、高溫以及電池充放電電量閾值的拓展等都不利于延遲電量壽命,。

　　單從 BMS 來(lái)講，需要精確測(cè)量監(jiān)控電池狀態(tài),，并且通過(guò)先進(jìn)的算法來(lái)給電池建模,，從而盡最大可能確保電池工作在安全范圍，這些措施包括：電池?zé)峁芾砜刂?，確保各種工況下電池都處于合適的溫度范圍,，通常電池的工作溫度在 -25~55℃之間，電池的最優(yōu)工作溫度在 25~35℃之間,；電池充放電倍率和放電深度控制,，高的放電倍率導(dǎo)致電池嚴(yán)重極化，內(nèi)阻升高,，發(fā)熱加劇,。過(guò)度充放電都會(huì)導(dǎo)致電極材料的晶體結(jié)構(gòu)遭到破環(huán)，平衡好這些參數(shù)對(duì)延長(zhǎng)電池壽命至關(guān)重要,；傳統(tǒng)的按照電池電流,、電壓、時(shí)間,，通過(guò)類(lèi)卡爾曼濾波和安時(shí)法來(lái)計(jì)算電池電量和實(shí)時(shí)內(nèi)阻的測(cè)量方法,，存在一定的誤差和延后性,。需要一種能實(shí)時(shí)直接檢測(cè)電池內(nèi)阻的方法來(lái)提高對(duì)電池狀態(tài)監(jiān)控的精確性，以期更精準(zhǔn)的控制電池工況,。