锂电池材料存在一定的特性,使其不能被过充、过放、过流、短路及超高低温充放电,因此锂电池组总会有一块精致的BMS 相伴,BMS指的是Battery Management System 电池管理系统,也叫保护板。
三、BMS关键器件的国产化
目前国内BMS生产制造过程中极度缺乏相关核心芯片的研究,尤其是AFE芯片。宁德时代董事长曾毓群曾表示,宁德时代在电池生产过程中没有直接涉及美国的技术、材料或是设备,现在唯一依赖美国的就是BMS里的芯片。
(一)AFE模拟前端芯片
根据市场份额来看,仅AFE芯片的生产厂家来看,美国占据全球70%的市场份额,其中亚德诺半导体和德州仪器两家就已经占据了60%左右,而国产芯片目前上升较快的厂商为中颖电子、芯海科技和思瑞浦。
(二)MCU芯片
针对MCU芯片来看,市场份额主要由欧美、日本和台湾地区企业占据,仅NXP(荷兰恩智浦)、Microchip(美国微芯科技)、ST(意法半导体)、infineon(德国英飞凌)就占据超80%的份额,中国大陆企业所占份额极小,仅兆易创新和极海半导体成长较快。
四、BMS问题及优化方向
BMS不只是BMS研发厂家的职责,它是一个系统工程,需要电芯厂家、BMS厂家、PACK厂家,尤其是换电运营商的共同参与。
(一)换电运营商
BMS作为锂电池的管理控制系统,实质是将基于用户需求的运营经验,进行细化、总结、固化到BMS中。而换电运营商其最接近用户,最懂用户的需求,因此,换电运营商是BMS的主导者。
(二)BMS厂家
BMS厂家最懂电子电路,它基于电芯性能,结合换电运营商需求,进行BMS架构搭建和开发,起着承上启下的作用。但其弱点也非常突出,主要表现在对电芯的理解深度还不够理想,导致管控策略和电芯实际存在差异。
(三)电芯厂家
电芯厂家最懂化学,这其实是整个BMS管控的基础所在,因为BMS的一切管控都是基于电芯和电池组进行的。但目前,电芯厂家对电子电路的理解还需要提升,比如哪种信息采集方式可以采集到最准确的电芯信息。
(四)PACK厂家
PACK厂家是将电芯与BMS组装成电池组,其对电芯的排列、BMS位置的摆放和组装的加工工艺等都影响着BMS功能实现的程度和准确性。PACK厂家需要根据换电运营商的要求,从产品质量出发,以最后把关的视角对电芯和BMS厂家提出相关要求。
因此,BMS保护逻辑的设计是运营经验的积累和固化,而保护逻辑的有效落地需要以电芯为基础的电路设计以及产品性价比的提升。电芯厂家、BMS厂家、PACK厂家要在换电运营商的主导下,既做好本职专业,又做好相互协同,形成BMS产品系统集成的合力,而这将是今后BMS发展和问题解决的必由之路。