電池管理系統(tǒng)（BMS）的變局2021-08-27 08:01
電動汽車取代燃油車的趨勢已經(jīng)明確，整個行業(yè)在電池上的投資也是層出不窮，屢下重注，唯獨BMS一直動靜不大，乏善可陳。但是隨著動力鋰電池保有量不斷增多，BMS的變局也將逐漸到來。
在說明BMS的變局之前，先討論下一個普遍規(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)品雖不是每項都符合，但也算大部分符合了，更何況還有一些功能如何實現(xiàn)，方法是否正確都還在爭論，從這個角度看，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.可擴展性(連接)增強;3.標準化。整個過程如果重復(fù)出現(xiàn)，則說明產(chǎn)品生命周期長，能不斷吸收新技術(shù)，滿足或創(chuàng)造新需求。以手機為例，最開始是大哥大，模擬機，功能不多，只能語音通話，市場為摩托羅拉把持。如果沒有數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)，模擬機基本達到了標準化的階段，沒有更新的功能，也不會連接其他設(shè)備，一個相對穩(wěn)定的市場還在發(fā)展但產(chǎn)品基本停滯的階段，功能機階段。幸運的是數(shù)字技術(shù)到來，手機開始了全新的生命歷程。短信、彩信、視頻通話，手機像是條八爪章魚，開始發(fā)展出與其他手機的多種連接方式，產(chǎn)品的可擴展性從此開啟。
系統(tǒng)出現(xiàn)之后，軟件功能得到增強，新的可擴展性出現(xiàn)，藍牙、相機等設(shè)備集成進手機成為標配。這時候的霸主是諾基亞和他的塞班系統(tǒng)，智能機的初期階段。憑借觸屏和IOS系統(tǒng)，蘋果開始進入手機市場。
APPSTORE的出現(xiàn)，連接了手機和開發(fā)者，通過建立全新的可擴展性，軟件功能得到極大豐富，手機和其他設(shè)備建立了更廣泛的連接，進一步增強了可擴展性。憑借著可擴展性的升級，蘋果干掉了諾基亞，進入了智能機的中期階段。更多的可擴展性(連接)到達一定的數(shù)量，就出現(xiàn)了生態(tài)。谷歌有樣學樣，推出了更開放的安卓系統(tǒng)和安卓市場。
IOS和安卓兩個生態(tài)系統(tǒng)龍爭虎斗，從此，手機進入了一個相對標準化的階段。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)布會上介紹最多的是硬件性能，跑分分數(shù)，這是智能機的成熟階段。
從手機的發(fā)展歷史可以看出，功能是產(chǎn)品發(fā)展的初級階段，可擴展性是發(fā)展的高級階段，當然，也不是所有的產(chǎn)品都需要可擴展性，可擴展性到達一定的數(shù)量級別，就出現(xiàn)了生態(tài)。這個生態(tài)的中心或入口，是各個企業(yè)的必爭之地。而到了標準化階段，對產(chǎn)品來講，基本上是大局已定。但隨著新功能的出現(xiàn)，若能帶動可擴展性的更新，則產(chǎn)品得到新的進化。刺激產(chǎn)品進化的重要因素有兩點，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節(jié)點。
中國新能源車從2013年2萬輛到2017年達到82萬輛，電池產(chǎn)能不斷擴充，廢舊電池數(shù)量也是一日千里，根據(jù)中國電池聯(lián)盟數(shù)據(jù)，預(yù)計2018年理論退役動力電池為5.14GWh，到2023年理論退役動力電池將達到48.09Gwh。8月份將正式實施《新能源車汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車制造商承擔主體責任，建立回收渠道，開展梯次利用。同時新能源補貼逐年大幅退坡，電池價格正在不斷下跌。按照這個趨勢，BMS要做到電池全生命周期管理勢在必行，產(chǎn)品進化窗口已經(jīng)到來。
在沒有梯次利用要求時，BMS的功能設(shè)計圍繞著電動車，其默認前提是電池組一旦定型就不會改變，BMS唯一的連接對象就是特定的電池組，因為電池組是特定的，所以BMS也是定制的。梯次利用時，出于成本的考慮，電池組不可能拆解到單個電芯的程度，最適合的是拆解到電池模塊(多個電芯并聯(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，主要有三點不同：一是電池組會被打散重組，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)計之初就要考慮一種通用的架構(gòu)，可以方便擴展，容易安裝;第二點是電池數(shù)據(jù)。電池數(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，從可擴展性的角度來看，這就是連接的范圍增大;第三點是重組后電池模塊間的不一致性會顯著加劇，這個需要BMS的主動均衡功能來解決，而且如果也是經(jīng)常大電流放電的話，主動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)路線來看，電池管理專用IC的方案無法做到，新技術(shù)必然會出現(xiàn)。無法預(yù)測的是新技術(shù)出現(xiàn)的時間，可以預(yù)測的是新技術(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準化將會建立，動力鋰電池的應(yīng)用將會更廣泛。
按照復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑，BMS經(jīng)過此次進化，也會進入到標準化階段，就像PC機歷史上的兼容機時代，一個更廣闊的市場就要到來。
在說明BMS的變局之前，先討論下一個普遍規(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)品雖不是每項都符合，但也算大部分符合了，更何況還有一些功能如何實現(xiàn)，方法是否正確都還在爭論，從這個角度看，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.可擴展性(連接)增強;3.標準化。整個過程如果重復(fù)出現(xiàn)，則說明產(chǎn)品生命周期長，能不斷吸收新技術(shù)，滿足或創(chuàng)造新需求。以手機為例，最開始是大哥大，模擬機，功能不多，只能語音通話，市場為摩托羅拉把持。如果沒有數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)，模擬機基本達到了標準化的階段，沒有更新的功能，也不會連接其他設(shè)備，一個相對穩(wěn)定的市場還在發(fā)展但產(chǎn)品基本停滯的階段，功能機階段。幸運的是數(shù)字技術(shù)到來，手機開始了全新的生命歷程。短信、彩信、視頻通話，手機像是條八爪章魚，開始發(fā)展出與其他手機的多種連接方式，產(chǎn)品的可擴展性從此開啟。
系統(tǒng)出現(xiàn)之后，軟件功能得到增強，新的可擴展性出現(xiàn)，藍牙、相機等設(shè)備集成進手機成為標配。這時候的霸主是諾基亞和他的塞班系統(tǒng)，智能機的初期階段。憑借觸屏和IOS系統(tǒng)，蘋果開始進入手機市場。
APPSTORE的出現(xiàn)，連接了手機和開發(fā)者，通過建立全新的可擴展性，軟件功能得到極大豐富，手機和其他設(shè)備建立了更廣泛的連接，進一步增強了可擴展性。憑借著可擴展性的升級，蘋果干掉了諾基亞，進入了智能機的中期階段。更多的可擴展性(連接)到達一定的數(shù)量，就出現(xiàn)了生態(tài)。谷歌有樣學樣，推出了更開放的安卓系統(tǒng)和安卓市場。
IOS和安卓兩個生態(tài)系統(tǒng)龍爭虎斗，從此，手機進入了一個相對標準化的階段。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)布會上介紹最多的是硬件性能，跑分分數(shù)，這是智能機的成熟階段。
從手機的發(fā)展歷史可以看出，功能是產(chǎn)品發(fā)展的初級階段，可擴展性是發(fā)展的高級階段，當然，也不是所有的產(chǎn)品都需要可擴展性，可擴展性到達一定的數(shù)量級別，就出現(xiàn)了生態(tài)。這個生態(tài)的中心或入口，是各個企業(yè)的必爭之地。而到了標準化階段，對產(chǎn)品來講，基本上是大局已定。但隨著新功能的出現(xiàn)，若能帶動可擴展性的更新，則產(chǎn)品得到新的進化。刺激產(chǎn)品進化的重要因素有兩點，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節(jié)點。
中國新能源車從2013年2萬輛到2017年達到82萬輛，電池產(chǎn)能不斷擴充，廢舊電池數(shù)量也是一日千里，根據(jù)中國電池聯(lián)盟數(shù)據(jù)，預(yù)計2018年理論退役動力電池為5.14GWh，到2023年理論退役動力電池將達到48.09Gwh。8月份將正式實施《新能源車汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車制造商承擔主體責任，建立回收渠道，開展梯次利用。同時新能源補貼逐年大幅退坡，電池價格正在不斷下跌。按照這個趨勢，BMS要做到電池全生命周期管理勢在必行，產(chǎn)品進化窗口已經(jīng)到來。
在沒有梯次利用要求時，BMS的功能設(shè)計圍繞著電動車，其默認前提是電池組一旦定型就不會改變，BMS唯一的連接對象就是特定的電池組，因為電池組是特定的，所以BMS也是定制的。梯次利用時，出于成本的考慮，電池組不可能拆解到單個電芯的程度，最適合的是拆解到電池模塊(多個電芯并聯(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，主要有三點不同：一是電池組會被打散重組，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)計之初就要考慮一種通用的架構(gòu)，可以方便擴展，容易安裝;第二點是電池數(shù)據(jù)。電池數(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，從可擴展性的角度來看，這就是連接的范圍增大;第三點是重組后電池模塊間的不一致性會顯著加劇，這個需要BMS的主動均衡功能來解決，而且如果也是經(jīng)常大電流放電的話，主動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)路線來看，電池管理專用IC的方案無法做到，新技術(shù)必然會出現(xiàn)。無法預(yù)測的是新技術(shù)出現(xiàn)的時間，可以預(yù)測的是新技術(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準化將會建立，動力鋰電池的應(yīng)用將會更廣泛。
按照復(fù)雜產(chǎn)品的發(fā)展路徑，BMS經(jīng)過此次進化，也會進入到標準化階段，就像PC機歷史上的兼容機時代，一個更廣闊的市場就要到來。
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