作為新能源汽車的核心組成部分之一,電池管理系統(BMS)在確保電池安全、提升續航里程、優化整車性能等方面發揮著至關重要的作用。當下BMS市場發展情況如何?主流企業又在朝哪些市場和技術方向布局?
隨著全球能源結構的轉型和環境保護意識的增強,新能源汽車產業迎來了前所未有的發展機遇。
作為新能源汽車的核心組成部分之一,電池管理系統(BMS)在確保電池安全、提升續航里程、優化整車性能等方面發揮著至關重要的作用。近年來,隨著新能源汽車市場的快速增長,BMS市場也呈現出蓬勃發展的態勢。
當下BMS市場發展情況如何?主流企業又在朝哪些市場和技術方向布局?
01 | 面向200億級市場,汽車BMS發展前景如何?
在全球新能源汽車市場迅猛增長的背景下,BMS的需求量持續上升。
根據相關預測,全球汽車BMS市場規模預計到2027年會增至884.74億元,2021-2027年年均復合增長率高達26.35%。這表明BMS市場在未來幾年內將保持強勁的增長勢頭。
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中國作為全球最大的BMS市場之一,2021年汽車BMS市場規模為60億元,2024年汽車BMS市場規模預計將增長至200億元。這一增長趨勢顯示出中國BMS市場巨大的發展空間和潛力。
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在BMS市場快速發展的背景下,汽車BMS產業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,憑借其在電池領域的技術積累和資源優勢,向BMS領域延伸,占據一定的市場份額。
例如作為全球頭部電池制造商的寧德時代擁有獨立的BMS研發團隊,通過自主研發,掌握了BMS的核心技術,包括電池狀態監測、均衡控制、熱管理等,并不斷優化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和生產BMS系統。例如比亞迪開發了基于云平臺的BMS遠程監控系統,可以實時采集和分析電池數據,實現對電池狀態的遠程監測和故障預警,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,其獨特的結構設計和BMS管理技術,使得電池系統更加安全、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,這對其BMS系統提出了更高的要求。為了適應換電模式,蔚來對BMS進行了專門的設計和優化,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。這一技術的應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域的競爭優勢。
汽車BMS產業快速發展的情況下,BMS系統中不可或缺的關鍵組成部分——芯片也迎來了發展機遇。芯片作為BMS系統的核心硬件,其性能和質量直接關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重要的影響。
從應用角度,BMS系統中的芯片主要分為MCU、AFE、ADC、SBC和隔離芯片。
MCU是BMS系統的核心控制單元,負責執行電池管理算法和控制策略。它通過采集傳感器數據,進行實時計算和處理,生成控制信號來調節電池的充放電過程,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,使其適合后續的模數轉換和數字處理。
ADC芯片用于將AFE處理后的模擬信號轉換為數字信號。它將電池的電壓、電流、溫度等模擬參數轉換為數字數據,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系統提供基礎的硬件支持和功能整合.它能夠簡化系統設計,提高系統的集成度和可靠性。
隔離芯片用于實現BMS系統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,實現信號的隔離傳輸。
這些芯片共同作用提高了汽車BMS系統性性能與效率。
03 | BMS系統高性能、能量管理優化,對芯片提出了哪些要求?
近幾年新能源汽車更新換代速度加快,對BMS系統性能和能量管理也提出了更高的要求。
縱觀近幾年BMS系統發展趨勢,首先是智能化與自適應控制。
BMS系統開始采用自學習與自適應算法,能夠根據電池的使用環境和歷史數據,自動調整電池管理策略。例如,通過機器學習算法,BMS系統可以學習電池在不同溫度、充放電倍率、使用周期等條件下的性能變化規律,從而優化充放電策略,提高電池的能量效率和壽命。
同時,BMS系統能夠借助大數據分析和人工智能技術,實現對電池健康狀態的智能診斷和預測維護。通過對電池數據的實時監測和歷史分析,BMS系統可以提前預測電池可能出現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系統中計算能力有了更高的要求,尤其是MCU。
智能化和自適應控制功能需要MCU能夠快速處理大量數據和執行復雜算法。例如,自學習與自適應算法需要實時分析電池的使用數據并調整管理策略,這就要求MCU具備更高的處理速度,以滿足實時性和響應速度的要求。
此外,隨著對電池狀態監測精度要求的提高,芯片需要能夠更準確地將傳感器采集的模擬信號轉換為數字信號。高精度模數轉換芯片能夠減少數據采集誤差,為BMS系統提供更可靠的數據基礎,從而提高電池管理的精度和可靠性。
BMS系統的另一個發展趨勢是高效能管理和熱管理。
BMS系統不斷優化能量管理策略,提高電池的能量利用效率,并通過優化熱管理策略,提高電池的熱效率。例如,采用主動熱管理技術,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工作,提高電池的能量效率和循環壽命。
隨著對能量效率的要求越來越高,BMS系統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,提高系統的能量效率。
為了更好地控制BMS系統的功耗,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定的電源供應,還能夠根據系統的工作狀態自動調節功耗,實現更精細的電源管理。
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審核編輯 黃宇
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