BMS技術(shù)發(fā)展，創(chuàng)造了哪些“芯”需求？

作為新能源汽車的核心組成部分之一，電池管理系統(tǒng)（BMS）在確保電池安全、提升續(xù)航里程、優(yōu)化整車性能等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。當下BMS市場發(fā)展情況如何？主流企業(yè)又在朝哪些市場和技術(shù)方向布局？

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護意識的增強，新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機遇。

作為新能源汽車的核心組成部分之一，電池管理系統(tǒng)(BMS)在確保電池安全、提升續(xù)航里程、優(yōu)化整車性能等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。近年來，隨著新能源汽車市場的快速增長，BMS市場也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。

當下BMS市場發(fā)展情況如何?主流企業(yè)又在朝哪些市場和技術(shù)方向布局?

01 | 面向200億級市場，汽車BMS發(fā)展前景如何?

在全球新能源汽車市場迅猛增長的背景下，BMS的需求量持續(xù)上升。

根據(jù)相關(guān)預(yù)測，全球汽車BMS市場規(guī)模預(yù)計到2027年會增至884.74億元，2021-2027年年均復(fù)合增長率高達26.35%。這表明BMS市場在未來幾年內(nèi)將保持強勁的增長勢頭。

《半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)》整理

中國作為全球最大的BMS市場之一，2021年汽車BMS市場規(guī)模為60億元，2024年汽車BMS市場規(guī)模預(yù)計將增長至200億元。這一增長趨勢顯示出中國BMS市場巨大的發(fā)展空間和潛力。

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在BMS市場快速發(fā)展的背景下，汽車BMS產(chǎn)業(yè)格局形成包括電池制造商、整車廠商、獨立第三方BMS廠商的市場競爭格局。

電池制造商如寧德時代、比亞迪等，憑借其在電池領(lǐng)域的技術(shù)積累和資源優(yōu)勢，向BMS領(lǐng)域延伸，占據(jù)一定的市場份額。

例如作為全球頭部電池制造商的寧德時代擁有獨立的BMS研發(fā)團隊，通過自主研發(fā)，掌握了BMS的核心技術(shù)，包括電池狀態(tài)監(jiān)測、均衡控制、熱管理等，并不斷優(yōu)化BMS的性能和功能，以滿足不同客戶的需求。

比亞迪、上汽、長安、長城等多家整車廠商也在自行研發(fā)和生產(chǎn)BMS系統(tǒng)。例如比亞迪開發(fā)了基于云平臺的BMS遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時采集和分析電池數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電池狀態(tài)的遠程監(jiān)測和故障預(yù)警，提高了電池的安全性和可靠性。

此外，比亞迪還推出了刀片電池，其獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和BMS管理技術(shù)，使得電池系統(tǒng)更加安全、高效，進一步提升了新能源汽車的競爭力。

另一家汽車新勢力品牌蔚來推出了電池換電技術(shù)，這對其BMS系統(tǒng)提出了更高的要求。為了適應(yīng)換電模式，蔚來對BMS進行了專門的設(shè)計和優(yōu)化，使其能夠快速、準確地識別和匹配不同的電池包，確保換電過程的安全和高效。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了用戶體驗，也進一步鞏固了蔚來在新能源汽車領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢。

02 | 國內(nèi)外廠商齊推產(chǎn)品，BMS系統(tǒng)應(yīng)用哪些芯片?

汽車BMS產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的情況下，BMS系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組成部分——芯片也迎來了發(fā)展機遇。芯片作為BMS系統(tǒng)的核心硬件，其性能和質(zhì)量直接關(guān)系到電池管理的精度和效率，對整個新能源汽車的性能和安全性有著至關(guān)重要的影響。

從應(yīng)用角度，BMS系統(tǒng)中的芯片主要分為MCU、AFE、ADC、SBC和隔離芯片。

MCU是BMS系統(tǒng)的核心控制單元，負責(zé)執(zhí)行電池管理算法和控制策略。它通過采集傳感器數(shù)據(jù)，進行實時計算和處理，生成控制信號來調(diào)節(jié)電池的充放電過程，確保電池的安全和高效運行。

AFE芯片主要用于處理電池的模擬信號，包括信號的放大、濾波、調(diào)理等。它將電池的電壓、電流、溫度等模擬信號進行初步處理，使其適合后續(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字處理。

ADC芯片用于將AFE處理后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。它將電池的電壓、電流、溫度等模擬參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，供MCU進行進一步的處理和分析。

SBC芯片集成了多種功能模塊，如電源管理、時鐘管理、通信接口等，為BMS系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的硬件支持和功能整合.它能夠簡化系統(tǒng)設(shè)計，提高系統(tǒng)的集成度和可靠性。

隔離芯片用于實現(xiàn)BMS系統(tǒng)中不同電路之間的電氣隔離，防止高壓或高電流對低壓控制電路的干擾和損害，它通過光隔離、磁隔離等技術(shù)，實現(xiàn)信號的隔離傳輸。

這些芯片共同作用提高了汽車BMS系統(tǒng)性性能與效率。

03 | BMS系統(tǒng)高性能、能量管理優(yōu)化，對芯片提出了哪些要求?

近幾年新能源汽車更新?lián)Q代速度加快，對BMS系統(tǒng)性能和能量管理也提出了更高的要求。

縱觀近幾年BMS系統(tǒng)發(fā)展趨勢，首先是智能化與自適應(yīng)控制。

BMS系統(tǒng)開始采用自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)算法，能夠根據(jù)電池的使用環(huán)境和歷史數(shù)據(jù)，自動調(diào)整電池管理策略。例如，通過機器學(xué)習(xí)算法，BMS系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)電池在不同溫度、充放電倍率、使用周期等條件下的性能變化規(guī)律，從而優(yōu)化充放電策略，提高電池的能量效率和壽命。

同時，BMS系統(tǒng)能夠借助大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)對電池健康狀態(tài)的智能診斷和預(yù)測維護。通過對電池數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和歷史分析，BMS系統(tǒng)可以提前預(yù)測電池可能出現(xiàn)的故障和性能衰減趨勢，為用戶和制造商提供維護建議，降低維護成本，提高電池的可靠性和使用壽命。

在這種趨勢下，對于BMS系統(tǒng)中計算能力有了更高的要求，尤其是MCU。

智能化和自適應(yīng)控制功能需要MCU能夠快速處理大量數(shù)據(jù)和執(zhí)行復(fù)雜算法。例如，自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)算法需要實時分析電池的使用數(shù)據(jù)并調(diào)整管理策略，這就要求MCU具備更高的處理速度，以滿足實時性和響應(yīng)速度的要求。

此外，隨著對電池狀態(tài)監(jiān)測精度要求的提高，芯片需要能夠更準確地將傳感器采集的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片能夠減少數(shù)據(jù)采集誤差，為BMS系統(tǒng)提供更可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而提高電池管理的精度和可靠性。

BMS系統(tǒng)的另一個發(fā)展趨勢是高效能管理和熱管理。

BMS系統(tǒng)不斷優(yōu)化能量管理策略，提高電池的能量利用效率，并通過優(yōu)化熱管理策略，提高電池的熱效率。例如，采用主動熱管理技術(shù)，如液冷散熱、熱管散熱等，能夠更有效地控制電池的溫度，使電池在適宜的溫度范圍內(nèi)工作，提高電池的能量效率和循環(huán)壽命。

隨著對能量效率的要求越來越高，BMS系統(tǒng)對低功耗芯片的需求增長，這些芯片能夠在保證性能的同時，降低自身的能耗，提高系統(tǒng)的能量效率。

為了更好地控制BMS系統(tǒng)的功耗，電源管理芯片的功能不斷增強。電源管理芯片不僅需要能夠提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)，還能夠根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)自動調(diào)節(jié)功耗，實現(xiàn)更精細的電源管理。

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審核編輯 黃宇