作者：Doctor M
在北京⼩客⻋指标摇号新政中，除了增加以“⽆⻋家庭”为单位参与摇号，同时还将今年新能源⼩客⻋配置指标数量的60%优先向“⽆⻋家庭”配置，以提⾼摇号中签率。根据⼯信部最新公布的数据，上年10⽉份，国内新能源汽⻋产销分别完成16.7万辆和16万辆，同⽐分别增⻓69.7%和104.5%。其中，纯电动（EV）汽⻋产销分别完成14.1万辆和13.3万辆。如此看来，今年新能源汽⻋将迎来新⼀波增⻓⾏情应该是没有悬念了。
罗兰贝格在其发布的“中国新能源汽车供应链白皮书2020”中曾将国内新能源行业的发展划分成三大阶段，即起步阶段、过渡阶段与成熟阶段，并表示当前已从起步阶段跨入各驱动因素接力、共同作用的过渡阶段，预计在2022-2025年前后进入成熟发展阶段。续航里程也从起步阶段的不超过300KM逐步提高到过渡阶段的600KM及以上。
图1：中国新能源乘用车销量预测（单位：千台），图中BEV表示纯电动、PHEV为插电混动（图源：罗兰贝格）
续航：HEV/EV面临的巨大挑战
虽然新能源汽车前景可期，不过，从汽车行业的整体规模来看，新能源汽车的占比并不高。今年1－10月，中国汽车产销分别完成1951.9万辆和1969.9万辆，其中新能源汽车产销分别完成91.4万辆和90.1万辆，仅占4.6%。即便有诸如本文开头提到的北京新政这些政策方面的大力支持，还是有大量消费者没有选择新能源汽车。要说原因，续航和安全应该是很多人心里那道迈不过去的坎儿。
从产品和技术角度看，电动汽车车企宣称的超长续航，在日常的使用中存在着较大的偏差。加之电池能量密度和电池快充技术一直没有取得突破性的进展，充电基础设施也不是很完善，存在充电难、充电慢等问题，严重影响了消费者的使用体验。近年来频频爆出的电动车自燃事件，更是加剧了消费者对新能源汽车安全性的顾虑。要想持续、快速地扩大新能源汽车的市场份额，增加车辆续航里程、缩短充电时间、提高车辆安全性是车企眼下必做的功课。
BMS：HEV/EV续航和安全的“守望者”
在新能源汽车价值链中，电池组的成本占比最高。电池组由电芯（模组）、BMS（电池管理系统）、结构件（箱体安装件等）、高低压线束、热管理系统五部分构成，其中电芯技术、BMS、热管理系统是其核心。那么，对于新能源汽车而言，电池容量和BMS技术对续航会有哪些影响呢？
众所周知，动力电池系统是电动汽车的能量之源。要想延长车辆的续航里程，最直观的方法就是增大车辆的动力电池容量。然而，与燃油车一样，“油箱”的容量是不能无限度地增大的。受限于现有电池材料的能量密度，新能源汽车的电池容量也不能无限制地增加。
特斯拉在电芯技术上的重视程度和投资可谓空前绝后，公司与松下共同开发的18650圆柱型锂电池，成就了Model 3称霸行业的500KM续航。严格地说，这一标杆性的续航指标除了仰仗18650电池，作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带——BMS技术同样功不可没。
这是因为，电动汽车中的锂电池需要在一定的温度和工作电压范围内工作，才能实现卓越的性能并安全运行。BMS的主要作用就是对电动汽车动力电池参数进行适时监控、故障诊断、SOC（荷电状态）估算、行驶里程估算、短路保护、漏电检测、显示报警。在充电过程中对电池进行热管理，启停锂电池的冷却系统，同时也管理单体电池之间的均衡，防止单体电池过充过放产生危险。另外。BMS还会监测整个电池的健康工作状态，并通过CAN总线与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效可靠安全的运行。
图2：电动汽车中的电池组（图源：TI）
如此重要的技术和产品，关注的企业自然不会少。在国际上，有TI、NXP、ADI这些大型跨国企业，国内介入BMS领域的半导体企业也越来越多，产品的更新迭代速度不断加快。以TI、NXP、ADI公司为例，他们先后推出了一系列满足EV/HEV需求的BMS产品和解决方案。
TI BMS解决方案
BMS是TI最重要的产品线之一，具有被动电池均衡功能的16节电池监控器bq76PL455A-Q1是公司目前主推的产品。基于该器件搭建的被动电池均衡BMS解决方案，可满足高可靠性汽车应用的需求。因集成了高速、差分、电容隔离式通信接口等功能模块，bq76PL455A-Q1能监视和检测包括过压、欠压、过热和通信故障等多种故障，最多允许16个bq76PL455A-Q1器件通过单个UART接口与主机通信。
NXP BMS完整解决方案
NXP拥有一整套完整的汽车BMS解决方案，产品包括高性能和高安全性的MCU、模拟前端电池控制器BCC（MPC5744P、S32K、MC33771等）、隔离网络高速收发器、系统基础芯片SBC等，并且符合功能安全标准ISO26262，可达到最高安全等级ASIL-D。通过该方案客户可管理高达800V以上的高压。
ADI LTC6813电池组监视器
ADI向市场提供的LTC6813是一款多节电池的电池组监视器，最多可测量18节串联电池的电压，并且总测量误差小于2.2mV。所有18节电池能在290μs之内完成测量，并且可以选择降低数据采集速率以实现更高的噪声抑制。
结语
目前，BMS有主动式均衡和被动式均衡两种管理模式。被动式均衡一般采用电阻放热的方式将高容量电池“多出的电量”进行释放，从而达到均衡的目的。其电路简单可靠，成本较低，电池效率也较低。主动式均衡充电时将多余电量转移至高容量电芯，放电时将多余电量转移至低容量电芯，可提高使用效率，但是成本更高，电路复杂，可靠性低。被动均衡方案因在成本上的优势，目前装机量较大，占据新能源汽车市场较高的份额。随着新能源汽车产品逐渐走向高端，对BMS的要求会越来越高，主动均衡技术将成为未来的发展趋势。
