黑天鹅飞来了？BMS创新技术或打破国外垄断

　　自诞生以来一直由外资掌控引领关键技术发展的BMS垄断格局即将被打破，深圳一家初创公司的积木式架构BMS产品将挑战现有市场。

　　BMS随着特斯拉电动汽车的出世而名动天下，被称为电动汽车的几大核心技术之一，引来众多企业争相追逐，最近亦有报道国内多家企业投重金开发。但遗憾的是，在这一领域中国企业并未占得任何先机。

　　国外几大半导体厂家早有布局，系列电池检测芯片陆续推出，中国的BMS企业基本都是随这些系列芯片亦步亦趋，参考半导体公司给出的方案形成自己的产品。如果没有黑天鹅，国外半导体厂商掌握芯片、国外厂商制造高端高附加值产品、国内企业制造一般产品，在PC和手机行业里我们看惯的产业链角色分工也会在BMS上重演。

　　使用国外半导体厂家的专用IC设计的产品现在有两种架构：集中式和分布式。

　　集中式管理系统：这种架构，是将所有采集单体电压和温度的单元全部集中在一块BMS板上，BMS与电池组之间只有线缆连接。其优点是相对而言比较简单，成本较低，由于采集在同一块板上，之间的通信也简化了。

　　缺点是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;整个包的线束数量很多，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。

　　这种方式看似成本低，但是安装成本高，适用性也比较差。如果需要主动均衡，还需要额外的开关矩阵。目前国内的做法是用继电器，主要是成本低，但会带来可靠性和寿命的问题。

　　分布式管理系统：这种是将电池模组的功能独立分离，整个系统分成了CSC、BMU。典型的应用如德系的I3、I8、E-Golf和日系的IMIEV、Outlander和ModelS。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。

　　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、设计复杂，需要额外的MCU、独立的数据总线来支持各个模块将信息发送给BMU整合。这种方案系统成本最高，但是移植起来比较方便，电池包大小均可。和集中式架构一样，如果需要主动均衡，还需要额外的开关矩阵和线束。

　　积木式管理系统：这种系统由模块、总线和控制器三部分构成。模块为4端口，安装在每串电池上，2个输入端与电池正负极连接，2个输出端连接在总线上。总线是2线制，每套总线最多可以连接20个模块。

　　这样，所有的模块都并联在总线上，数据和均衡的能量都通过总线与每串电池传递，主动均衡电流可以达到10A;总线与控制器连接，这样就形成了一个系统。象搭积木一样，多个系统可以通过CAN总线连接构建成更大规模的电池组能量管理系统，积木式架构由此得名。

　　这种架构结构简单紧凑，功能强大，解决了BMS产品的几大难点：复杂的线束、一一对应的关系和大电流主动均衡功能。

　　三种架构功能比较

　　架构线束安装被动均衡主动均衡适用电池串数成本集中式多复杂小电流需要额外的线束和电路低低分布式少一般较大电流需要额外的线束和电路高高积木式最少简单无有通用低比较三种架构，不难发现，集中式是最扁平化的管理结构，电池和BMS之间只有线束连接，但是也带来了线束复杂的问题，几十根甚至上百根线需要连接，而且线长不一，位置各异，不管对PACK厂还是整车厂，批量生产，或许还要面对不同车型，都是一个需要付出巨大成本的任务。

　　分布式和积木式都是二级管理结构，即在每串电池上都有一个BMS的代理人，负责本串电池信息采集和传递，这样就避开了复杂的线束问题。

　　但是积木式比分布式的更胜一筹，它居然把主动均衡功能同时装进总线中，也就是说，总线既可以传递能量，也可以传递数据，而总线只有2根。

　　主动均衡功能一直以来是国外产品的杀手锏，国内仅有几家可以做到，但是提高了产品复杂性和成本。检索现有BMS产品的公开资料，咨询业界人员，均未见过能如此实现主动均衡功能的表述，包括特斯拉的BMS。就单从这点来看，积木式架构的颠覆式创新也算是名副其实。

　　相比现有架构，积木式架构的结构简单灵活，功能强大，主动均衡功能和结构浑然一体，电池包规模大小通吃。据介绍，积木式架构的成本仅相当于集中式的水平，考虑到主动均衡功能，实际成本比同样功能的集中式产品还要低。

　　可以预测，如果使用这种技术，不管是方形电池还是圆柱形动力电池，电动汽车用的动力型锂电PACK很容易根据容量大小形成一个标准系列，这对于中国电动汽车行业的产业化发展大有裨益，甚至也许可以让中国在电动汽车行业的游戏规则--标准上掌握一定的话语权。

　　积木式架构BMS，我们拭目以待，看黑天鹅何时飞来。

 

 

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