分析丨聚焦汽車高壓BMS和儲能BMS，熱門方案都在這里

新能源行業快速發展，新能源汽車的高壓BMS和儲能BMS(電池管理系統)重要性日益凸顯，也成為半導體行業熱點應用。本文講述BMS架構、主要芯片，以及熱門汽車高壓BMS、儲能BMS方案。BMS具有不同架構，無線BMS是趨勢根據BMS在電池芯或電池模塊的安裝、工作方式，有幾種分類：

集中式BMS架構：電池組采用一個中央BMS部件。集中式BMS的優點是緊湊的特性和較低成本。但是需要很多端口才能連接所有電池組，因此維護和故障排除繁瑣。

模塊化BMS拓撲：BMS分為幾個模塊，連接到電池組的相鄰部分。模塊化BMS拓撲的成本高于集中式模塊，但故障排除和維護更容易，并且比較容易擴展到更大的電池組。

主/從BMS：從屬模塊僅限于將測量數據中繼到主模塊，而主模塊則進行計算、處理控制和外部通信。鑒于從屬模塊的簡單功能，這種架構的成本通常較低。

分布式BMS架構：將所有硬件集成在每個電池單元的控制板上，無需笨重的布線，使每個BMS更加獨立。也使故障排除和維護變得更加困難，成本更高。

電池管理與電池的設計方式同步發展。BMS的一個趨勢是朝著更加集中的無線BMS概念發展，減輕舊架構中所需的大量布線，降低維護難度，而且還減輕了電池組重量。在電動汽車中，無線BMS可能促使電動汽車在需要充電之前可以行駛更大續航里程，減少系統充電所需時間。

BMS涉及4種芯片無論采用何種結構，BMS涉及4種芯片，即電池充電、電池電量計、電池監視芯片、電池保護芯片。BMS的4種電池管理芯片有效解決荷電狀態估算、電池狀態監控、充電狀態管理以及電池單體均衡等問題，以達到保證電池系統的平穩運行，延長電池使用壽命。芯查查顯示，國內電池管理芯片主要參與者仍主要為海外企業，在營業收入及產品型號種類上差異懸殊。

各種BMS芯片的作用：電池充電芯片通過調節電池充電的電壓、電流和時間等參數，確保電池充電安全高效。電池電量計芯片根據電池的充電需求和使用情況，智能決定充電的時間和速度。電池狀態監測芯片實時監測電池的電量、溫度、狀態等，并提供相關的數據預測和警示。安全保護芯片的功能包括過熱保護、過充保護、短維持保護等，確保電池充電安全。

圖注：電池充電IC主要品牌(來源：芯查查)

圖注：電池電量芯片主要品牌(來源：芯查查)

圖注：電池監測芯片主要品牌(來源：芯查查)

圖注：電池保護芯片(來源：芯查查)

汽車高壓BMS方案電動汽車想要提高續航里程、加快充電速度，提供可以與傳統燃油車比肩的用戶體驗，BMS是最為關鍵的一環。實現這樣的目標，高壓BMS是一個重要的技術路徑，也成為了近年來汽車電氣化領域的熱點。

因應這樣的設計需求，恩智浦推出了全新的高壓BMS解決方案，加速產品開發和商用的進程，該方案中囊括了恩智浦兩款高性能的BMS芯片：功能安全ASIL-D的模擬前端芯片MC33774：支持18個通道的電芯電壓采集和均衡，單通道最高均衡電流為300mA，支持9路GPIO進行溫度采集。功能強大的菊花鏈通信網關芯片MC33665：最多支持4路菊花鏈，可連接4條單鏈或2條回環菊花鏈;和MCU之間的通信支持單SPI、雙SPI、UART以及CAN/CAN-FD。CAN-FD最大速率5Mbps，可實現電池包內部無MCU、無軟件的BMS架構。

圖注：高壓BMS簡要功能框圖(來源：NXP)

儲能BMS方案結合新唐科技高性價比的MCU、AFE產品，中電港研發出達到量產級別的完整家用/工業儲能方案，此方案適用于最高22串的鋰電池電源管理，具備以下功能：電池組信息檢測，包括電池電壓、充放電電流、電池溫度、板上溫度等信息。電池組狀態分析，包括電池SOC和電池SOH的估算等，我們獨特的SOC及SOH濾波及修正算法，可以有效的提高SOC的計量精度。電池組安全保護，包括充放電過程中，過壓、欠壓，過流，過溫等故障進行及時處理。硬件上冗余的保護電路和完備的自檢電路，具備對短路的快速，多重的保護措施，對短路，過流，過溫等突發故障及時的進行保護和告警，大大提高了系統的可靠性和安全等級。電池組熱管理，對電池進行加熱和散熱處理，確保電池使用的環境溫度，有效延長電池組的使用壽命。電池組信息管理，集成了多路485和CAN通訊，并且支持外接WiFi或藍牙模塊，用來將采集的數據和信息通過CAN總線或者無線方式傳遞給后臺或主機。該方案支持多機并聯的使用，具備并聯自動編碼的功能，完全適用于像家庭儲能，基站儲能，戶外儲能，UPS等多種場合。其中方案的重要組成部分，中電港自主開發的可供量產測試的上位機系統：鋰電池管理系統，功能齊全，操作簡便，很好地幫助儲能產品廠家進行產品快速設計、測試、量產，以及售后維護等工作，極大地縮短了產品開發周期，減輕設計人員、測試人員、維修人員的工作量。

圖注：中電港自研的儲能BMS方案(圖片來源：中電港)

小 結

新能源汽車向更高電壓的800V系統演進，可以更高效地利用電能，提高續航里程和加速性能。此外，工業和家用儲能技術也在快速發展，這是因為可再生能源的普及和需求增加，儲能系統成為平衡供需和提供備用電力的重要組成部分。

無論是電動車輛還是儲能系統，BMS的作用將越來越重要。采用BMS系統整體方案可以幫助客戶減少開發時間和成本。首先BMS系統整體方案通常由專業的供應商提供，他們具有豐富的經驗和專業知識。這意味著客戶不需要從頭開始設計和開發BMS系統，而是可以直接使用現有的解決方案。其次，BMS系統整體方案通常具有高度集成的特點，這意味著各個組件之間已經進行了充分的測試和驗證，并且可以無縫地集成到電動車輛或儲能系統中，這減少了客戶在集成過程中可能遇到的問題和風險。最后，BMS系統整體方案還可以提供更好的技術支持和售后服務。由于供應商對整個系統負責，他們可以更快速地響應客戶的需求，并提供及時的技術支持和維護服務。

審核編輯：湯梓紅