電池管理系統(tǒng)（BMS）的變局2021-08-27 08:01
電動(dòng)汽車取代燃油車的趨勢(shì)已經(jīng)明確，整個(gè)行業(yè)在電池上的投資也是層出不窮，屢下重注，唯獨(dú)BMS一直動(dòng)靜不大，乏善可陳。但是隨著動(dòng)力鋰電池保有量不斷增多，BMS的變局也將逐漸到來(lái)。
在說明BMS的變局之前，先討論下一個(gè)普遍規(guī)律：復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑。復(fù)雜產(chǎn)品是指客戶需求復(fù)雜、產(chǎn)品組成復(fù)雜、產(chǎn)品技術(shù)復(fù)雜、制造過程復(fù)雜、使用管理復(fù)雜的一類產(chǎn)品。BMS產(chǎn)品雖不是每項(xiàng)都符合，但也算大部分符合了，更何況還有一些功能如何實(shí)現(xiàn)，方法是否正確都還在爭(zhēng)論，從這個(gè)角度看，穩(wěn)妥的小型復(fù)雜產(chǎn)品。
復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑主要有三步：1.功能滿足;2.可擴(kuò)展性(連接)增強(qiáng);3.標(biāo)準(zhǔn)化。整個(gè)過程如果重復(fù)出現(xiàn)，則說明產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)，能不斷吸收新技術(shù)，滿足或創(chuàng)造新需求。以手機(jī)為例，最開始是大哥大，模擬機(jī)，功能不多，只能語(yǔ)音通話，市場(chǎng)為摩托羅拉把持。如果沒有數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)，模擬機(jī)基本達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化的階段，沒有更新的功能，也不會(huì)連接其他設(shè)備，一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的市場(chǎng)還在發(fā)展但產(chǎn)品基本停滯的階段，功能機(jī)階段。幸運(yùn)的是數(shù)字技術(shù)到來(lái)，手機(jī)開始了全新的生命歷程。短信、彩信、視頻通話，手機(jī)像是條八爪章魚，開始發(fā)展出與其他手機(jī)的多種連接方式，產(chǎn)品的可擴(kuò)展性從此開啟。
系統(tǒng)出現(xiàn)之后，軟件功能得到增強(qiáng)，新的可擴(kuò)展性出現(xiàn)，藍(lán)牙、相機(jī)等設(shè)備集成進(jìn)手機(jī)成為標(biāo)配。這時(shí)候的霸主是諾基亞和他的塞班系統(tǒng)，智能機(jī)的初期階段。憑借觸屏和IOS系統(tǒng)，蘋果開始進(jìn)入手機(jī)市場(chǎng)。
APPSTORE的出現(xiàn)，連接了手機(jī)和開發(fā)者，通過建立全新的可擴(kuò)展性，軟件功能得到極大豐富，手機(jī)和其他設(shè)備建立了更廣泛的連接，進(jìn)一步增強(qiáng)了可擴(kuò)展性。憑借著可擴(kuò)展性的升級(jí)，蘋果干掉了諾基亞，進(jìn)入了智能機(jī)的中期階段。更多的可擴(kuò)展性(連接)到達(dá)一定的數(shù)量，就出現(xiàn)了生態(tài)。谷歌有樣學(xué)樣，推出了更開放的安卓系統(tǒng)和安卓市場(chǎng)。
IOS和安卓?jī)蓚€(gè)生態(tài)系統(tǒng)龍爭(zhēng)虎斗，從此，手機(jī)進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的階段。軟件功能還在發(fā)展，各種APP也不斷出新，但硬件功能基本沒什么變化，系統(tǒng)就這么兩家，廠家發(fā)布會(huì)上介紹最多的是硬件性能，跑分分?jǐn)?shù)，這是智能機(jī)的成熟階段。
從手機(jī)的發(fā)展歷史可以看出，功能是產(chǎn)品發(fā)展的初級(jí)階段，可擴(kuò)展性是發(fā)展的高級(jí)階段，當(dāng)然，也不是所有的產(chǎn)品都需要可擴(kuò)展性，可擴(kuò)展性到達(dá)一定的數(shù)量級(jí)別，就出現(xiàn)了生態(tài)。這個(gè)生態(tài)的中心或入口，是各個(gè)企業(yè)的必爭(zhēng)之地。而到了標(biāo)準(zhǔn)化階段，對(duì)產(chǎn)品來(lái)講，基本上是大局已定。但隨著新功能的出現(xiàn)，若能帶動(dòng)可擴(kuò)展性的更新，則產(chǎn)品得到新的進(jìn)化。刺激產(chǎn)品進(jìn)化的重要因素有兩點(diǎn)，新技術(shù)的出現(xiàn)和產(chǎn)品外部環(huán)境的重大變化，這兩者又常常是相輔相成，目前BMS就面臨著這樣的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
中國(guó)新能源車從2013年2萬(wàn)輛到2017年達(dá)到82萬(wàn)輛，電池產(chǎn)能不斷擴(kuò)充，廢舊電池?cái)?shù)量也是一日千里，根據(jù)中國(guó)電池聯(lián)盟數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2018年理論退役動(dòng)力電池為5.14GWh，到2023年理論退役動(dòng)力電池將達(dá)到48.09Gwh。8月份將正式實(shí)施《新能源車汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車制造商承擔(dān)主體責(zé)任，建立回收渠道，開展梯次利用。同時(shí)新能源補(bǔ)貼逐年大幅退坡，電池價(jià)格正在不斷下跌。按照這個(gè)趨勢(shì)，BMS要做到電池全生命周期管理勢(shì)在必行，產(chǎn)品進(jìn)化窗口已經(jīng)到來(lái)。
在沒有梯次利用要求時(shí)，BMS的功能設(shè)計(jì)圍繞著電動(dòng)車，其默認(rèn)前提是電池組一旦定型就不會(huì)改變，BMS唯一的連接對(duì)象就是特定的電池組，因?yàn)殡姵亟M是特定的，所以BMS也是定制的。梯次利用時(shí)，出于成本的考慮，電池組不可能拆解到單個(gè)電芯的程度，最適合的是拆解到電池模塊(多個(gè)電芯并聯(lián))然后在此基礎(chǔ)上重組，而BMS也不需再重新定制一套，最好是原有的零部件重新組合就可以適配新電池組。
可以看到，考慮到梯次利用要求時(shí)，主要有三點(diǎn)不同：一是電池組會(huì)被打散重組，新電池組中電池模塊的容量和串連數(shù)量都有可能改變，BMS要連接的是不特定的電池組，這就要求BMS在設(shè)計(jì)之初就要考慮一種通用的架構(gòu)，可以方便擴(kuò)展，容易安裝;第二點(diǎn)是電池?cái)?shù)據(jù)。電池?cái)?shù)據(jù)目前只掌握在PACK和整車廠手里，梯次利用則要求數(shù)據(jù)公開，用戶也可以方便獲得，從可擴(kuò)展性的角度來(lái)看，這就是連接的范圍增大;第三點(diǎn)是重組后電池模塊間的不一致性會(huì)顯著加劇，這個(gè)需要BMS的主動(dòng)均衡功能來(lái)解決，而且如果也是經(jīng)常大電流放電的話，主動(dòng)均衡的電流能力還要有一定要求。
BMS產(chǎn)品的外部環(huán)境已經(jīng)出現(xiàn)重大變化，連接對(duì)象從特定轉(zhuǎn)為不特定，這種變化要求BMS的功能要能滿足新增需求，以目前的技術(shù)路線來(lái)看，電池管理專用IC的方案無(wú)法做到，新技術(shù)必然會(huì)出現(xiàn)。無(wú)法預(yù)測(cè)的是新技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間，可以預(yù)測(cè)的是新技術(shù)著力的方向。如果新技術(shù)可以順利解決梯次利用難題，還可以確定的是電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化將會(huì)建立，動(dòng)力鋰電池的應(yīng)用將會(huì)更廣泛。
按照復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑，BMS經(jīng)過此次進(jìn)化，也會(huì)進(jìn)入到標(biāo)準(zhǔn)化階段，就像PC機(jī)歷史上的兼容機(jī)時(shí)代，一個(gè)更廣闊的市場(chǎng)就要到來(lái)。
在說明BMS的變局之前，先討論下一個(gè)普遍規(guī)律：復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑。復(fù)雜產(chǎn)品是指客戶需求復(fù)雜、產(chǎn)品組成復(fù)雜、產(chǎn)品技術(shù)復(fù)雜、制造過程復(fù)雜、使用管理復(fù)雜的一類產(chǎn)品。BMS產(chǎn)品雖不是每項(xiàng)都符合，但也算大部分符合了，更何況還有一些功能如何實(shí)現(xiàn)，方法是否正確都還在爭(zhēng)論，從這個(gè)角度看，穩(wěn)妥的小型復(fù)雜產(chǎn)品。
復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑主要有三步：1.功能滿足;2.可擴(kuò)展性(連接)增強(qiáng);3.標(biāo)準(zhǔn)化。整個(gè)過程如果重復(fù)出現(xiàn)，則說明產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)，能不斷吸收新技術(shù)，滿足或創(chuàng)造新需求。以手機(jī)為例，最開始是大哥大，模擬機(jī)，功能不多，只能語(yǔ)音通話，市場(chǎng)為摩托羅拉把持。如果沒有數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)，模擬機(jī)基本達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化的階段，沒有更新的功能，也不會(huì)連接其他設(shè)備，一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的市場(chǎng)還在發(fā)展但產(chǎn)品基本停滯的階段，功能機(jī)階段。幸運(yùn)的是數(shù)字技術(shù)到來(lái)，手機(jī)開始了全新的生命歷程。短信、彩信、視頻通話，手機(jī)像是條八爪章魚，開始發(fā)展出與其他手機(jī)的多種連接方式，產(chǎn)品的可擴(kuò)展性從此開啟。
系統(tǒng)出現(xiàn)之后，軟件功能得到增強(qiáng)，新的可擴(kuò)展性出現(xiàn)，藍(lán)牙、相機(jī)等設(shè)備集成進(jìn)手機(jī)成為標(biāo)配。這時(shí)候的霸主是諾基亞和他的塞班系統(tǒng)，智能機(jī)的初期階段。憑借觸屏和IOS系統(tǒng)，蘋果開始進(jìn)入手機(jī)市場(chǎng)。
APPSTORE的出現(xiàn)，連接了手機(jī)和開發(fā)者，通過建立全新的可擴(kuò)展性，軟件功能得到極大豐富，手機(jī)和其他設(shè)備建立了更廣泛的連接，進(jìn)一步增強(qiáng)了可擴(kuò)展性。憑借著可擴(kuò)展性的升級(jí)，蘋果干掉了諾基亞，進(jìn)入了智能機(jī)的中期階段。更多的可擴(kuò)展性(連接)到達(dá)一定的數(shù)量，就出現(xiàn)了生態(tài)。谷歌有樣學(xué)樣，推出了更開放的安卓系統(tǒng)和安卓市場(chǎng)。
IOS和安卓?jī)蓚€(gè)生態(tài)系統(tǒng)龍爭(zhēng)虎斗，從此，手機(jī)進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的階段。軟件功能還在發(fā)展，各種APP也不斷出新，但硬件功能基本沒什么變化，系統(tǒng)就這么兩家，廠家發(fā)布會(huì)上介紹最多的是硬件性能，跑分分?jǐn)?shù)，這是智能機(jī)的成熟階段。
從手機(jī)的發(fā)展歷史可以看出，功能是產(chǎn)品發(fā)展的初級(jí)階段，可擴(kuò)展性是發(fā)展的高級(jí)階段，當(dāng)然，也不是所有的產(chǎn)品都需要可擴(kuò)展性，可擴(kuò)展性到達(dá)一定的數(shù)量級(jí)別，就出現(xiàn)了生態(tài)。這個(gè)生態(tài)的中心或入口，是各個(gè)企業(yè)的必爭(zhēng)之地。而到了標(biāo)準(zhǔn)化階段，對(duì)產(chǎn)品來(lái)講，基本上是大局已定。但隨著新功能的出現(xiàn)，若能帶動(dòng)可擴(kuò)展性的更新，則產(chǎn)品得到新的進(jìn)化。刺激產(chǎn)品進(jìn)化的重要因素有兩點(diǎn)，新技術(shù)的出現(xiàn)和產(chǎn)品外部環(huán)境的重大變化，這兩者又常常是相輔相成，目前BMS就面臨著這樣的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
中國(guó)新能源車從2013年2萬(wàn)輛到2017年達(dá)到82萬(wàn)輛，電池產(chǎn)能不斷擴(kuò)充，廢舊電池?cái)?shù)量也是一日千里，根據(jù)中國(guó)電池聯(lián)盟數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2018年理論退役動(dòng)力電池為5.14GWh，到2023年理論退役動(dòng)力電池將達(dá)到48.09Gwh。8月份將正式實(shí)施《新能源車汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車制造商承擔(dān)主體責(zé)任，建立回收渠道，開展梯次利用。同時(shí)新能源補(bǔ)貼逐年大幅退坡，電池價(jià)格正在不斷下跌。按照這個(gè)趨勢(shì)，BMS要做到電池全生命周期管理勢(shì)在必行，產(chǎn)品進(jìn)化窗口已經(jīng)到來(lái)。
在沒有梯次利用要求時(shí)，BMS的功能設(shè)計(jì)圍繞著電動(dòng)車，其默認(rèn)前提是電池組一旦定型就不會(huì)改變，BMS唯一的連接對(duì)象就是特定的電池組，因?yàn)殡姵亟M是特定的，所以BMS也是定制的。梯次利用時(shí)，出于成本的考慮，電池組不可能拆解到單個(gè)電芯的程度，最適合的是拆解到電池模塊(多個(gè)電芯并聯(lián))然后在此基礎(chǔ)上重組，而BMS也不需再重新定制一套，最好是原有的零部件重新組合就可以適配新電池組。
可以看到，考慮到梯次利用要求時(shí)，主要有三點(diǎn)不同：一是電池組會(huì)被打散重組，新電池組中電池模塊的容量和串連數(shù)量都有可能改變，BMS要連接的是不特定的電池組，這就要求BMS在設(shè)計(jì)之初就要考慮一種通用的架構(gòu)，可以方便擴(kuò)展，容易安裝;第二點(diǎn)是電池?cái)?shù)據(jù)。電池?cái)?shù)據(jù)目前只掌握在PACK和整車廠手里，梯次利用則要求數(shù)據(jù)公開，用戶也可以方便獲得，從可擴(kuò)展性的角度來(lái)看，這就是連接的范圍增大;第三點(diǎn)是重組后電池模塊間的不一致性會(huì)顯著加劇，這個(gè)需要BMS的主動(dòng)均衡功能來(lái)解決，而且如果也是經(jīng)常大電流放電的話，主動(dòng)均衡的電流能力還要有一定要求。
BMS產(chǎn)品的外部環(huán)境已經(jīng)出現(xiàn)重大變化，連接對(duì)象從特定轉(zhuǎn)為不特定，這種變化要求BMS的功能要能滿足新增需求，以目前的技術(shù)路線來(lái)看，電池管理專用IC的方案無(wú)法做到，新技術(shù)必然會(huì)出現(xiàn)。無(wú)法預(yù)測(cè)的是新技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間，可以預(yù)測(cè)的是新技術(shù)著力的方向。如果新技術(shù)可以順利解決梯次利用難題，還可以確定的是電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化將會(huì)建立，動(dòng)力鋰電池的應(yīng)用將會(huì)更廣泛。
按照復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑，BMS經(jīng)過此次進(jìn)化，也會(huì)進(jìn)入到標(biāo)準(zhǔn)化階段，就像PC機(jī)歷史上的兼容機(jī)時(shí)代，一個(gè)更廣闊的市場(chǎng)就要到來(lái)。
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