分析丨聚焦汽车高压BMS和储能BMS，热门方案都在这里

新能源行业快速发展，新能源汽车的高压BMS和储能BMS(电池管理系统)重要性日益凸显，也成为半导体行业热点应用。本文讲述BMS架构、主要芯片，以及热门汽车高压BMS、储能BMS方案。BMS具有不同架构，无线BMS是趋势根据BMS在电池芯或电池模块的安装、工作方式，有几种分类：

集中式BMS架构：电池组采用一个中央BMS部件。集中式BMS的优点是紧凑的特性和较低成本。但是需要很多端口才能连接所有电池组，因此维护和故障排除繁琐。

模块化BMS拓扑：BMS分为几个模块，连接到电池组的相邻部分。模块化BMS拓扑的成本高于集中式模块，但故障排除和维护更容易，并且比较容易扩展到更大的电池组。

主/从BMS：从属模块仅限于将测量数据中继到主模块，而主模块则进行计算、处理控制和外部通信。鉴于从属模块的简单功能，这种架构的成本通常较低。

分布式BMS架构：将所有硬件集成在每个电池单元的控制板上，无需笨重的布线，使每个BMS更加独立。也使故障排除和维护变得更加困难，成本更高。

电池管理与电池的设计方式同步发展。BMS的一个趋势是朝着更加集中的无线BMS概念发展，减轻旧架构中所需的大量布线，降低维护难度，而且还减轻了电池组重量。在电动汽车中，无线BMS可能促使电动汽车在需要充电之前可以行驶更大续航里程，减少系统充电所需时间。

BMS涉及4种芯片无论采用何种结构，BMS涉及4种芯片，即电池充电、电池电量计、电池监视芯片、电池保护芯片。BMS的4种电池管理芯片有效解决荷电状态估算、电池状态监控、充电状态管理以及电池单体均衡等问题，以达到保证电池系统的平稳运行，延长电池使用寿命。芯查查显示，国内电池管理芯片主要参与者仍主要为海外企业，在营业收入及产品型号种类上差异悬殊。

各种BMS芯片的作用：电池充电芯片通过调节电池充电的电压、电流和时间等参数，确保电池充电安全高效。电池电量计芯片根据电池的充电需求和使用情况，智能决定充电的时间和速度。电池状态监测芯片实时监测电池的电量、温度、状态等，并提供相关的数据预测和警示。安全保护芯片的功能包括过热保护、过充保护、短维持保护等，确保电池充电安全。

图注：电池充电IC主要品牌(来源：芯查查)

图注：电池电量芯片主要品牌(来源：芯查查)

图注：电池监测芯片主要品牌(来源：芯查查)

图注：电池保护芯片(来源：芯查查)

汽车高压BMS方案电动汽车想要提高续航里程、加快充电速度，提供可以与传统燃油车比肩的用户体验，BMS是最为关键的一环。实现这样的目标，高压BMS是一个重要的技术路径，也成为了近年来汽车电气化领域的热点。

因应这样的设计需求，恩智浦推出了全新的高压BMS解决方案，加速产品开发和商用的进程，该方案中囊括了恩智浦两款高性能的BMS芯片：功能安全ASIL-D的模拟前端芯片MC33774：支持18个通道的电芯电压采集和均衡，单通道最高均衡电流为300mA，支持9路GPIO进行温度采集。功能强大的菊花链通信网关芯片MC33665：最多支持4路菊花链，可连接4条单链或2条回环菊花链;和MCU之间的通信支持单SPI、双SPI、UART以及CAN/CAN-FD。CAN-FD最大速率5Mbps，可实现电池包内部无MCU、无软件的BMS架构。

图注：高压BMS简要功能框图(来源：NXP)

储能BMS方案结合新唐科技高性价比的MCU、AFE产品，中电港研发出达到量产级别的完整家用/工业储能方案，此方案适用于最高22串的锂电池电源管理，具备以下功能：电池组信息检测，包括电池电压、充放电电流、电池温度、板上温度等信息。电池组状态分析，包括电池SOC和电池SOH的估算等，我们独特的SOC及SOH滤波及修正算法，可以有效的提高SOC的计量精度。电池组安全保护，包括充放电过程中，过压、欠压，过流，过温等故障进行及时处理。硬件上冗余的保护电路和完备的自检电路，具备对短路的快速，多重的保护措施，对短路，过流，过温等突发故障及时的进行保护和告警，大大提高了系统的可靠性和安全等级。电池组热管理，对电池进行加热和散热处理，确保电池使用的环境温度，有效延长电池组的使用寿命。电池组信息管理，集成了多路485和CAN通讯，并且支持外接WiFi或蓝牙模块，用来将采集的数据和信息通过CAN总线或者无线方式传递给后台或主机。该方案支持多机并联的使用，具备并联自动编码的功能，完全适用于像家庭储能，基站储能，户外储能，UPS等多种场合。其中方案的重要组成部分，中电港自主开发的可供量产测试的上位机系统：锂电池管理系统，功能齐全，操作简便，很好地帮助储能产品厂家进行产品快速设计、测试、量产，以及售后维护等工作，极大地缩短了产品开发周期，减轻设计人员、测试人员、维修人员的工作量。

图注：中电港自研的储能BMS方案(图片来源：中电港)

小 结

新能源汽车向更高电压的800V系统演进，可以更高效地利用电能，提高续航里程和加速性能。此外，工业和家用储能技术也在快速发展，这是因为可再生能源的普及和需求增加，储能系统成为平衡供需和提供备用电力的重要组成部分。

无论是电动车辆还是储能系统，BMS的作用将越来越重要。采用BMS系统整体方案可以帮助客户减少开发时间和成本。首先BMS系统整体方案通常由专业的供应商提供，他们具有丰富的经验和专业知识。这意味着客户不需要从头开始设计和开发BMS系统，而是可以直接使用现有的解决方案。其次，BMS系统整体方案通常具有高度集成的特点，这意味着各个组件之间已经进行了充分的测试和验证，并且可以无缝地集成到电动车辆或储能系统中，这减少了客户在集成过程中可能遇到的问题和风险。最后，BMS系统整体方案还可以提供更好的技术支持和售后服务。由于供应商对整个系统负责，他们可以更快速地响应客户的需求，并提供及时的技术支持和维护服务。

审核编辑：汤梓红