超思維文藝：高精度BMS解決方案
發布時間：
2018-01-23
1月16日，2018首屆中國（成都）新能源汽車高峰論壇在成都盛大開幕。在第二屆中國新能源汽車動力電池產業技術發展高峰論壇上，深圳市超思維電子股份有限公司執行副總經理文藝分析，BMS的發展跟新能源汽車的發展非常類似，都要經歷一個成熟期。目前BMS跟新能源汽車正處于快速增長期階段。他預計，2019年整個市場會進入成熟期，屆時技術門檻會逐漸提高，掌握核心技術的企業會快速搶占市場。文藝在會上演講的主要內容包括：BMS行業分析、BMS技術現狀、超思維BMS解決方案。
以下為文藝演講全文（略有刪減）：
一、BMS行業分析
1、2015-2016年BMS市場處于成長早期，政策紅利帶來巨大的市場空間的同時也促使資本大量進入，BMS企業數量快速增長。
2、2017年技術壁壘逐漸提高，掌握核心技術的企業快速搶占市場空間。預計2019年市場將會進入成熟期。
3、目前電池系統占整車成本較高，而BMS作為電池系統的關鍵部件之一，降低其成本對降低電池系統成本也很重要。
4、通過器件、平臺通用化等技術設計可以降低開發成本，同時規模生產化后可以有效降低成本。
電池系統在整車占比成本非常高，BMS作為一個關鍵的器件，雖然成本占比不是最大，但是它對整個電池包系統的成本下降也有舉足輕重的作用。因此，可以通過優選器件，包括平臺通用化，通過前端的技術降本來降低整體的成本。
以經營態勢分類，目前BMS企業存在三類企業：第一類是像超思維這樣的第三方的BMS企業，還有兩類是整車以及動力電池企業。由于整車企業對工況理解更全面，因此在軟件的調試包括軟件的編制有他的優勢。而動力電池企業有大量的電池積累數據，對電芯有一定的了解和認識。作為第三方的BMS企業，不僅掌控了BMS核心技術，還擁有完整的電子電控的專業開發體系，并可對成本和品質進行合理管控。未來車企或動力電池企業會與第三方BMS企業聯合開發BMS應用層，但為了更合理的品質和成本的管控，在硬件和底層軟件開發以及生產制造方面會更依賴專業第三方BMS企業。
二、BMS技術現狀
電池管理系統的目的是實現電池組的安全、穩定、可靠、有效、經濟的的使用。
核心算法方面，對于相同容量的電池，SOC的估算精度高，可精確動態估計電池剩余容量，最大程度地提升動力電池系統的安全利用效能。所以，高精度的SOC估算可以相對有效地降低所需要的電池成本。但由于新能源汽車電池在使用過程中表現的高度非線性，使準確估計SOC具有很大難度。SOC算法是相關企業的核心競爭力之一。
用這張非常直觀的圖可以看出來，一個達到了47千瓦時的電池包標稱里程是300公里，一般跑下來就是240公里，如果應用了高精度SOC的算法，可以跑到280公里以上。但是使用過程當中表現出來的高度的非線性，具有不確定性，因此核心算法是我們的核心競爭力之一。
第二方面是均衡控制。主動均衡技術相對比較復雜，成本也比較高，充電放電都有均衡，效率應該比較高。被動均衡比較簡單，成本低，但是使用效率低，實現起來比較容易。隨著我們這個電芯企業的電池的一致性的提升，均衡這方面的作用會越來越弱化。
第三方面是安全功能。BMS在安全方面主要側重于對電池的保護，以及防止高電壓和高電流的泄漏，其所必備的功能有：過充過放電控制、高低溫控制、碰撞斷電及絕緣檢測技術等多重安全保護技術。
除了高壓安全問題，電磁輻射、環境、機械和材料可靠性等問題對系統功能的安全實現是極為重要的，而當前主要遵照ISO26262標準體系中要求。依靠完善的研發體系、嚴謹的開發流程和規范化的軟硬件設計標準保障產品的功能安全可靠。
BMS專利申請情況
BMS專利申請情況是容易被人忽視的一個方面，在下面的左圖可以看出，發明專利占比專利申請總量50%，側面反映電池管理系統作為新領域，技術發展方向尚未定型，仍具有較強的創新性。右邊的圖是申請的類型，我們發現電池管理系統的核心技術SOC估算、均衡和絕緣檢測技術專利申請量占比較小，大部分為系統的硬件電路和系統結構相關專利，反映出行業尚未完成對核心專利的成熟布局。在三類核心技術中，均衡技術占比相對較大，反映出當前各企業對均衡技術的重視。
SOC估算常用方法有電壓估算、神經元網絡算法、卡爾曼濾波算法，這些算法在實際上都有在應用。
從國家的政策導向角度來看，這里實際上提了三個方面的要求：第一是SOC、SOP的估計誤差絕對值≤3%，第二是單體電池之間的最大溫差應≤2℃，第三是符合ISO 26262 ASIL-C 功能安全要求及行業標準要求。從未來發展趨勢來看，行業需要一個更精準，誤差更小，符合重大安全要求的BMS。
三、超思維BMS解決方案
超思維的BMS更強調可靠、精度、主動均衡、安全性能。這也是技術發展的趨勢，它做到了模塊化，短開發周期，以及低成本等。我們認為，一個完整的BMS系統應該包括：
1) 精準的SOC、SOP、SOH估算；
2) 有效的動態均衡控制策略；
3) 容錯、糾錯機制；
4) 基于安全的跛行模式。
一個好模型，能夠反應電池真實完整的動態特性，不隨工況或時間而變，不隨電池的老化程度而變。一個好算法，具有高精度和高魯棒性，不隨工況或者時間而變，不隨電池的老化程度而變。具備全工況、全天候和全生命周期對電池SOC, SOP, SOH 進行實時在線估算能力。
超思維高精度BMS實現
在中國行業標準《QC/T 897-2011》條件下，超思維對SOC范圍包括SOC≥80％、80％>SOC>30％和SOC≤30％三種條件下進行測試的結果表明，SOC估算精度誤差＜3%，遠低于8%的限值。
除了SOC算法，主動均衡方面，超思維是基于變壓器架構的電能轉移的主動均衡技術。在絕緣監測方面，超思維用了不平衡橋的自適應算法，抗干擾能力強，能提高實時在線的檢測精度。同時用大數據監控，采用最新的互聯網大數據分析處理技術，精準的對車輛狀態信息進行監控，使得產品處于一個比較領先的水平。
此外，超思維采用業界領先的3V型開發模式，遵循ISO26262功能安全，在產品上市前超思維也做了大量的產品可靠性的實驗，確保產品的穩定性、可靠性和一致性。
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