北京新能源汽车股份有限公司招聘(北京新能源汽车股份有限公司招聘bms策略与软件开发岗)

 

一.BMS系统概述

电动汽车上的三电：电池、电机、电控技术是电汽动车最核心的技术。因为这三项技术与电动车的续航里程、加速性能等息息相关。就像木桶原理一样，这三项技术其中的任何一块存在短板都会直接影响车辆的性能表现。

三电技术中电池和电机对电动车性能的影响比较明显。比如电机的功率大小影响车辆的动力表现，而纯电动汽车的续航里程则主要取决于动力电池的存储能力。但是同为三电系统中的电控技术，在电动车中的具体技术应用是怎样的，为什么能与电池和电机相提并论在三电系统中占有一席之地呢?

电控中最核心的功能就是电池管理系统(Battery management system)简称BMS。要是没有这个系统，动力电池的充放电、使用寿命都会大打折扣，如果把电池看作是一队参战士兵的话，BMS系统就是这群士兵的参谋加将军，让电动汽车在实际应用中达到事半功倍的效果。

电动汽车通过BMS能够控制和管理电池更加有效率，每一个电池工作在可运行的区间范围内，避免电池的过充过放和热失控问题发生。单个电芯的容量比较低，需要很多个电芯集成成模组、一个电池系统包含多个模组。通常一个电池系统中包含上百个，甚至上千个电芯。如何保持电芯工作在合适的区间内，BMS发挥着重要的作用。

2013年以来电动汽车特别是纯电动汽车起火事故频发，导致消费者对电动汽车产生了安全疑虑。同HEV相比，PHEV和BEV的电池系统结构较为复杂，对电池续航力与安全性的要求更高，必须配套更加成熟可靠的BMS。因此，电池管理系统行业将随电动汽车市场的扩大而受益。

二.BMS系统的作用

BMS属于电池包一部分，电池包是新能源汽车核心能量源，为整车提供驱动电能，它主要通过金属材质的壳体包络构成电池包主体。模块化的结构设计实现了电芯的集成，通过热管理设计与仿真优化电池包热管理性能，电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径；通过BMS实现对电芯的管理，以及与整车的通讯及信息交换。

用电高峰时段，大家如果都挤着用电，那么电网、变电站和配电室都不够用，就可能导致停电等问题。

BMS功能为监视电池状态，建立电池状态、保护电池、上报数据、均衡等。BMS在整车中主要任务有：

1、保护电芯和电池包不受到损害；

2、使电池工作在合适的电压和温度范围内；

3、在保持电池在合适的条件运行后，满足整车的需求

三.BMS系统工作原理

不管车辆使用的是哪种锂离子电池，动力电池都是由一个个小的电池单体通过串、并联的方式组成电池组，再由电池组最终组成车辆的动力电池单元。

而在电池组中真正发挥储能作用的是电池组中每一个小小的电池单体，例如特斯拉使用的18650锂离子电池，其数字代表的是每一个电池单体的规格：直径为18mm，长度为65mm。一辆85kW‧h版本的Tesla Model S搭载的动力电池单元由接近7000节18650锂电池构成。

一辆汽车上有如此多的电池单体，每一个小的电池单体都是单独制造的。并且由于电池的电化学特性的原因，二次锂离子电池出厂后的储能一致性是存在差别的。充电时又是从一个充电口来为所有电池充电，如何保证每一个电池都充满电，并且又不会因为过度充电对电池造成损害呢？这就是BMS系统要解决的问题了。

通常情况下，BMS系统都要通过两部分来确定如何管理电池组，就是检测模块和控制模块。

检测模块的实现相对简单一些，主要是通过传感器收集电池在使用过程中的参数信息比如：温度、每一个电池单体的电压、电流，电池组的电压、电流等。这些数据在之后的电池组管理中起到至关重要的作用，可以说如果没有这些电池状态的数据作为支撑，电池的系统管理就无从谈起。

根据收集到的数据，BMS系统就会根据每一个电池单体的实际情况来分配如何为电池充电，哪一个电池单体已经充满可以停止给它充电等。并且在使用过程中，通过状态估算的方式确定每一颗电池的状态，通过SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(State of Health)以及均衡和热管理等方式来实现对电池的合理利用。

这个过程说起来简单，但这些才是BMS系统的精华所在，也是各个BMS厂家最希望攻克的技术难关。

目前电池管理系统有主动式均衡和被动式均衡两种管理模式。两种管理模式各有优缺点，所采用的方式普遍为采集单体电池电压，串联电流，以及温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令，最后将整个处理的信息指令通过CAN通讯系统传送给汽车中央控制单元或整车VMS系统。

国内主流车用BMS厂家都有被动均衡技术，而且其中绝大部分都有主动均衡技术储备。在厂家给的配置单上，主动均衡是一个选配功能。被动均衡的BMS装机量较大，占据新能源汽车市场较高的份额，远远高于主动均衡BMS的市场份额。国内的新能源汽车主要是中低端产品，考虑到成本及配置需求方面，被动均衡相对较易接受。随着新能源汽车产品的向高端发展，对BMS的要求也越来越高，主动均衡技术将成为未来的发展趋势。

由于汽车电气化的水平发展，乘用车用电池管理系统，未来可以在低压启动电池(12V&48V)和高压HEV电池(1kwh~1.5kwh)和PHEV电池(4～18kwh)和BEV电池(20～85kwh)等电池系统里面看得到。

低压系统和高压系统差异很大。电池系统差异在各个车厂和各个应用平台之间都比较大，各个企业有自己的风格，应该说未来各家车厂设计理念的演变，使得高压电池系统是有一定的相似性的。

四.BMS系统构型

电池管理系统有三种不同的构型，我们可以称为集中式管理系统、半分布式管理系统和分布式管理系统。

菜先拣后洗，能够避免浪费水。家里洗餐具，最好先将餐具上的油污擦去，用热水洗一遍，最后才用较多的温水或冷水冲洗干净。

1、集中式管理系统(大BMS方式)

这种管理架构，是将所有的采集单体电压&电压备份和温度的单元全部集中在一块BMS板上，由整车控制器直接控制继电器控制盒。大部分低压的HEV都是这样的结构。这样做的优点，是相对而言比较简单，成本较低，由于采集备份在同一块板上，之间的通信也简化了。缺点当然是很明显的，单体采样的线束比较长，导致采样导线的设计较为复杂，长线和短线在均衡的时候导致额外的电压压降;整个包的线束排布也比较麻烦一些，整块BMS所能支持的最高的通道也是有限的。这种方式成本低，但是适用性也比较差，性能有些地方没法保证，只能适用于较小的电池包。

2、分布式管理系统(BMU+多个CSC方式)

这种是将电池模组(模组和CSC一配一的方式)的功能独立分离，整个系统形成了CSC(单体管理单元)、BMU(电池管理控制器)、S-Box继电器控制器和整车控制器，三层两个网络的形式。典型的应用如德系的I3、I8、E-Golf和日系的IMIEV、Outlander和Model S。

优点是可以将模组装配过程简化，采样线束固定起来相对容易，线束距离均匀，不存在压降不一的问题;如后面分析的那样，当电池包大了以后，这种模式就很有优势了。缺点是成本较高，需要额外的MCU，独立的CAN总线支持将各个模块的信息整合发送给BMS，总线的电压信息对齐设计也相对复杂。这种方案系统成本最高，但是移植起来最方便，属于单价高开发成本低的典型，电池包可大可小。

3、半分布式管理系统(BMU+少量大CSC方式)

简单一些来说，这就是两种模式的妥协，主要用于模组排布比较奇特的包上，典型的应用如Smart ED和Volt。这是一种是将电池管理的子单元做的大一些，采集较多的单体通道，这样做的好处是整个系统的部件较少，但是需要注意的是这种方式优势不太明显，主要是部件不少而且功能集中度也高一些，是三种方案里面成本较高的方案。

五.BMS成本情况

电池管理系统（BMS）在电池组中成本占比较高，价格还较为昂贵。BMS价格与电芯的类型、电量、电压等有关，通常来讲，不计算PACK，每辆车BMS价格在3000-20000元，客车电池容量大，电压等级高，BMS较贵。乘用车和专用车电压等级较低，价格也相关便宜。通过测算，2016年新能源汽车BMS约有70亿元市场规模，到2020年，将超过150亿元。

电池管理系统（BMS）的价格与电池组中的单体数量正相关，电池管理系统（BMS）占据电池组总成本的30%。考虑到BMS的电路板和芯片设计尚处于初级阶段，而后期产品的复杂程度、更新换代速度和量产规模都将逐步提升，因此预计主流的电池管理系统（BMS）价格将呈现缓慢下降的趋势，可在2020年下降至目前的60%左右。

六.BMS市场情况

随着国内经济的发展，电池管理系统市场发展面临巨大机遇和挑战。在市场竞争方面，电池管理系统企业数量越来越多，市场正面临着供给与需求的不对称，电池管理系统行业有进一步洗牌的强烈要求，但是在一些电池管理系统细分市场仍有较大的发展空间，信息化技术将成为核心竞争力。

电池管理系统（BMS）市场规模将与动力、储能领域的锂电池同步扩张，2013年全球电池管理系统（BMS）市场产值成长逾10%，2014年至2016年成长幅度将大幅跃升至25-35%。预测电池管理系统（BMS）需求市场将在2020年达到360 亿元以上，是目前市场容量的160倍。

现阶段不论是整车厂、电池厂、还是相关车电零组件厂均投入电池管理系统（BMS）研发，以求掌握电动车产业的关键技术，由于车厂是电池管理系统的使用者，车厂多偏好使用本身的软件处理，并以专门的厂规控管，以维持操作弹性。

电池管理系统（BMS）产业发展可能类似锂电池，车厂为掌握关键技术，会与长期合作供货商密切合作产品开发，对新进厂商切入难度高。因此，未来新进厂商欲切入车厂供应链，除与相关供应链强化合作关系外，针对需求打造客制化方案，才有机会抢得先机。

七.BMS制造商状况

早期的电池管理系统有：德国1991年开始设计的BADICHEQ和BADICOaCH系统，美国通用汽车EV1使用的电池管理系统，美国AC Propulsion 公司开发的名为BatOPt的高性能电池管理系统。

对于BMS的技术，目前各大芯片厂家都推出了自己的解决方案，以及针对性的底层芯片，供厂家进行二次开发。常用的主流方案以及芯片有这么几个大的厂商：TI(德州仪器)、ST(意法半导体)、ADI(亚德诺)、ATMEL(艾特梅尔)、Infineon(英飞凌)、Intersil(英特矽尔)、Linear(凌力尔特)、Maxim(美信)等厂家。国内的BMS企业都是在此基础上进行二次开发，包括硬件设计，软件的搭建等。在很多年前这些厂家都已经进行过方案的验证和仿真。

BMS作为新能源汽车核心部件，产业链各环节的主体均有参与布局，总体来看，中国BMS市场参与者主要有三类：

1）动力电池企业：目前国内第一梯队动力电池企业均涉足，且大多是BMS PACK模式，掌握了动力电池电芯到电池包的整套核心技术，具有较强的竞争实力。代表企业有BYD、CATL、中航锂电、国轩等。

2）整车企业：整车企业对电芯的参与较少，一般通过兼并购、战略合作等方面进入，而BMS则为大的企业重点考虑的领域。国内如长安、北汽、吉利等车企均有专门的研发团队进行BMS的研发，除了核心技术的掌握外，在成本和效率方面较其他企业有较强的竞争力。

3）专业第三方BMS企业：目前国内第三方BMS企业仍占据主要位置。一部分由动力电池BMS企业，另一部分是传统数码电池及BMS企业转型而来。相对来讲，作为专业的第三方BMS企业，技术积累有天然的优势。目前这类企业参与者众多，但技术相差较大，国内处于竞争前列的企业主要有科列技术、亿能电子、冠拓、力高新能源、华霆动力、上海妙益等。

国内最早主要是一些高校依托自己的科技优势联合一些大的汽车和电池生产商进行了一些研究工作，清华大学为EV-6568轻型电动客车配套了电池管理系统、同济大学和北京星恒合作开发了锂离子电池管理系统、春兰研究院开发了HEV-BMS系统、北京理工和北方交通大学等依托国家863计划电动汽车重大专项子课题，也开发了有特色的电池管理系统。随着电动汽车市场的启动，许多商业化的产品都获得了大批量的应用。

新能源汽车市场起步阶段，电芯企业及整车企业开始在BMS领域进行技术储备，2014年以前参与者大多为专业的第三方BMS企业。随着新能源汽车市场的爆发式增长，电芯及整车为了掌握这一核心技术，逐渐进入该领域。我们判断，短期内第三方BMS企业将仍为市场主流。从长远来看，整车厂和电池企业将逐渐渗透，行业将会有一轮整合潮，市场集中度将会提升。未来第三方的BMS企业将会面临较大的竞争压力。

我国目前涉及到BMS企业有近百家，市场竞争激烈。从企业分布来看，BMS企业主要分布在广东及长三角地区，占比约60%。技术上企业两极分化严重，且大多数企业处于同质化竞争阶段，徘徊在中低端市场。

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