加碼電池管理芯片 增強新能源汽車競爭力

時間:2017-08-25

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導語:我國目前是全球最大新能源汽車生產(chǎn)和消費國家,但在核心元器件方面如電池測量與電池管理等芯片,主要依賴進口。不過隨著國產(chǎn)電池管理芯片嶄露頭角,將打破國外壟斷,提升我國新能源汽車核心競爭力。

我國目前是全球最大新能源汽車生產(chǎn)和消費國家,但在核心元器件方面如電池測量與電池管理等芯片,主要依賴進口。不過隨著國產(chǎn)電池管理芯片嶄露頭角,將打破國外壟斷,提升我國新能源汽車核心競爭力。

電動汽車的核心是電池,而電池的核心在電池管理系統(tǒng)(BMS)。國內(nèi)外許多新能源汽車企業(yè)都將電池管理系統(tǒng)(BMS)作為企業(yè)最核心的技術(shù)來看待,大家耳熟能詳?shù)奶厮估碾妱悠嚒叭蠹敝?,電池來自于松下,電機來自于我國臺灣供應商,而只有電池管理系統(tǒng)(BMS)是自主研發(fā)的核心技術(shù),其2008年-2015年期間特斯拉所申請的核心知識產(chǎn)權(quán)大都與電池管理系統(tǒng)相關(guān),由此可見電池管理系統(tǒng)對于新能源汽車的重要性。

隨著新能源汽車銷量的增長,電池管理系統(tǒng)的市場規(guī)??焖僭鲩L。目前,大力發(fā)展新能源汽車已成為各國共識,世界主要國家如美國、中國、日本、德國、韓國、英國等都紛紛建立了自己宏偉的新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。

電池管理系統(tǒng)(BMS)主要分為兩部分,第一部分是前端模擬測量保護電路(AFE),包括電池電壓轉(zhuǎn)換與量測電路、電池平衡驅(qū)動電路、開關(guān)驅(qū)動電路、電流量測、通訊電路;第二部分是后端數(shù)據(jù)處理模塊,就是依據(jù)電壓、電流、溫度等前端計算,并將必要的信息通過通信接口回傳給系統(tǒng)做出控制。

目前電動汽車的電池管理系統(tǒng)(BMS)產(chǎn)品設(shè)計方案,被國外廠商壟斷,都選用國外半導體廠商提供的電池管理IC,并以其應用方案為參考進行設(shè)計。Maxim、ADI/LinearTechnology、Intersil、TI、NXP、ON/Fairchild等是主要方案提供商。

電池管理專用IC的出現(xiàn)和發(fā)展是和鋰電池應用過程中遇到的種種問題息息相關(guān)的。最早是為了解決鋰電池的過充過放而設(shè)計出了單節(jié)電池的充放電保護芯片,后來在鋰電池多節(jié)串聯(lián)應用中又發(fā)展出應用于多串的芯片,這時候就成為了電池管理芯片,主要是對電池組中的每節(jié)電池電壓數(shù)據(jù)進行采集。再以后為了應對電池不一致的問題,進一步集成了功率開關(guān)的驅(qū)動功能,這就是帶有均衡功能的電池管理IC。

德州儀器(TI)電池管理系統(tǒng)(BMS)方案圖

展望新能源汽車快速發(fā)展的同時,必須清楚地認識到,技術(shù)的發(fā)展才是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),而穩(wěn)定、高效、安全、可靠的產(chǎn)品就是技術(shù)的體現(xiàn),我們必須知曉,國內(nèi)目前的新能源汽車行業(yè)并不友善,頻發(fā)的電動車自燃事件和虛假續(xù)航里程,都暴露出國內(nèi)目前新能源電池組、電池管理系統(tǒng)的設(shè)計、檢測、生產(chǎn)的標準的不完善。這些都是新能源汽車目前急需解決的問題,而之所以會出現(xiàn)這些使用問題,沒有使用電池管理系統(tǒng)或使用劣質(zhì)的不成熟的電池管理系統(tǒng)是主因之一。為了解決新能源汽車的安全性問題,必須把電池管理系統(tǒng)作為政府和汽車產(chǎn)業(yè)的重點工作之一。

加快核心元器件的國產(chǎn)化

盡管國內(nèi)有眾多電池管理系統(tǒng)(BMS)企業(yè),也有不少企業(yè)掌握了電池管理系統(tǒng)核心算法,但在核心元器件方面如微控制器(MCU)、電池測量與通信IC等等,還主要依賴進口。技術(shù)先進、產(chǎn)品穩(wěn)定可靠是國外公司電池管理產(chǎn)品的核心特點,從技術(shù)、功能、品質(zhì)、標準規(guī)范四個維度闡釋了他們的競爭力。

經(jīng)歷多年自主研發(fā)的積累,近幾年,我國電池管理芯片已經(jīng)一改完全依賴進口采購的格局,擁有從芯片級到系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)核心知識產(chǎn)權(quán),形成了完整的電動汽車由芯片到系統(tǒng)到整車的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。

賽微微電子一直潛心于研發(fā),致力于推動電動汽車芯片國產(chǎn)化,提供從電機控制到電池保護的全套集成電路,設(shè)計專業(yè)的芯片及解決方案,產(chǎn)品線包括電池電量計芯片、電池管理芯片、電池保護芯片、BMS前端采集芯片以及USB充電控制芯片。

目前,國產(chǎn)芯片的技術(shù)水平,已經(jīng)可以實現(xiàn)對進口品牌的產(chǎn)品替換。但一個瓶頸是,要應用到電動汽車領(lǐng)域,還需要相關(guān)廠商的配合。電動汽車電池系統(tǒng)是一個完整的體系,而如何將芯片很好地融入進去,這是擺在國內(nèi)芯片廠商的難題。

為了推動電動汽車芯片國產(chǎn)化,賽微微電子與東莞鉅威動力合作,雙方將聯(lián)合開發(fā)電動汽車電池管理系統(tǒng)模擬前端采集IC,并計劃共同發(fā)起成立電動汽車核心部件國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。聯(lián)盟計劃在三年內(nèi)實現(xiàn)電動汽車核心部件芯片的國產(chǎn)化,并逐步實現(xiàn)對國外品牌的產(chǎn)品替代。

由于技術(shù)門檻高,國內(nèi)鋰電池管理芯片的競爭者較少,中穎電子股份有限公司是一家專注于單片機集成電路設(shè)計與銷售的高新技術(shù)企業(yè),于2007年投入鋰電池管理芯片的研發(fā),近兩年,鋰電池管理芯片的應用面和客戶都在增加,銷售增量主要來自應用于鋰電池保護芯片的電動自行車、平衡車、電動工具以及PAD、高端手機維修市場。芯片還可用于道路救援的移動電源、無線吸塵器等。公司鋰電池產(chǎn)品分為計量芯片和保護芯片。公司正在致力于新能源汽車鋰電池管理芯片的研發(fā),期待他們早日在此有新的突破。

中穎電子SH367003鋰電池安全保護方案

由于與安全性直接相關(guān),汽車電子對芯片的要求苛刻。汽車電子要求在承受高溫,高壓,震動和有水等環(huán)境條件下仍能保證高精度和準度,技術(shù)門檻高。行業(yè)內(nèi)嚴格的汽車召回制度也逼迫廠商提高汽車芯片質(zhì)量的門檻。

只有通過國際相關(guān)質(zhì)量管理體系認證的零部件企業(yè)才能進入整車配套體系,具備供應商基本資格。認證程序龐雜,認證周期漫長。一般從意向到批量供貨需要10余項認證流程,認證周期一般最短需18個月。此外,即使拿到資格,也只能等待新品產(chǎn)業(yè)鏈的機會。

消費性產(chǎn)品的產(chǎn)品功能設(shè)計,一般IC設(shè)計業(yè)者早已駕輕就熟,而近幾年,隨著汽車市場逐步走向車聯(lián)網(wǎng)、電動車領(lǐng)域,需要更多駕駛資訊輔助整合系統(tǒng),也讓國內(nèi)芯片設(shè)計業(yè)者找到進入市場的敲門磚。然而,消費性電子產(chǎn)品而言,產(chǎn)品壽命設(shè)計約1-3年為替換周期,但車用電子則以10年起跳,上看15年壽命期。如何尋找有經(jīng)驗的實驗室,協(xié)助客戶了解車規(guī),制定相對應的AEC-Q100/101/200驗證步驟與手法,順利進入車廠供應鏈,是極為重要的事。

所以對于新能源汽車電池管理芯片而言,留給國內(nèi)新玩家的機會反而更少。雖然國內(nèi)已有不少芯片廠商,但具備生產(chǎn)車規(guī)產(chǎn)品的公司并不多。而且前期的開發(fā)及驗證期漫長,中國業(yè)者都習慣即時上市(TImetoMarket)的運作模式,缺乏耐心,價值理念與之相悖。

新能源汽車的安全性問題,一直是汽車產(chǎn)業(yè)的重點工作之一,在展望新能源汽車快速發(fā)展的同時,我們須認識到,穩(wěn)定、高效、安全、可靠的電池管理系統(tǒng)(BMS)產(chǎn)品,是保障電動汽車的正常運行的關(guān)鍵,而電池管理芯片是核心,只有芯片的國產(chǎn)化,我國新能源汽車才能擁有可持續(xù)發(fā)展的未來。

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