研究现状

　　从上世纪九十年代开始，国内高校和科研院所就展开了对电动汽车动力电池管理系统(Battery management system,BMS)的研究，经过20多年的科研探索，在BMS架构、电池状态估计、均衡控制、热管理、数据通信、电池寿命预测及安全管理等方面取得了不错的成绩。

　　北京交通大学对动力电池数学模型、电池状态的估算方法等课题进行了深入研究，其中对电池SOC的估算精度可以达到±3%以内；在优化控制方面，提出了基于最大可用容量一致性评价的主被动均衡控制技术，提高了pack容量利用率；基于在线极化识别的无损充电控制技术，首次提出了锂离子动力电池无损快速充电方法；设计了分布式BCU/BMU硬件架构、通信网络架构和通信协议，系统架构在国内得到广泛采用，通信协议已上升为国家标准，起到了规范性作用。此外，北京交通大学在电池的峰值功率预测和老化衰退机理等动力电池应用基础理论及关键技术方面也进行了系统研究，并初步形成了电池应用技术体系，其研究水平在国内属于领先地位。

　　北京理工大学在动力电池组模块化、标准化封装，集中充电和快速更换、系统安全技术、动力电池组参数识别与充放电策略研究、动力电池组安全应用技术以及动力电池系统的评估指标和评价方法等方面做了研究，形成了动力电池成组应用理论、安全使用规范和测试评估体系，并且能够提供系列化、标准化的电动车辆动力电池系统工程解决方案。

　　中国科学院电工研究所对电池管理系统的数据通信进行了研究，特别是在CAN总线通信方式的协议设计、协议制定方面。此外，电工所在均衡电路的硬件设计、电池热管理、电池散热特性及冷却方式（电池热建模、风、水冷电池箱散热结构模块）、保护策略（单体、成组过压过流保护）等方面也做了相关研究，并取得了很好的成果。

　　清华大学对电池寿命及热场进行了分析，具体包括：车用大型动力电池的热特性分析、电池的老化机理及其模型化方法研究、电池内部多物理量的动态分布机理及其测量、电池的设计理论与方法研究、动力锂离子电池热管理、热安全研究以及动力锂离子电池劣化机理、寿命预测研究。

　　中国汽车研究中心制定了《电动汽车用电池管理系统技术条件》行业标准；中国长安汽车工程研究院提高了BMS电磁兼容性；浙江大学设计了主辅结构的BMS，在混合动力汽车控制策略方面也做了研究；哈尔滨工业大学将μC/OS-II操作系统嵌入BMS，提高了其实时性和可靠性。

　　产业现状

　　目前我国BMS产业初具规模，以第三方电子厂商生产BMS为主，如惠州市亿能电子有限公司、哈尔滨冠拓电源设备有限公司、安徽力高新能源技术有限公司、深圳市科列技术有限公司、新能源科技有限公司（ATL）、东莞钜威新能源有限公司、北京海博思创科技有限公司、北京华盛源通科技有限公司、华霆（常州）动力技术有限公司等，其中惠州亿能截止到2014年底，BMS已生产35000套，占到国内BMS市场份额50%。同时整车制造商也推出了自己的BMS产品，如比亚迪、北汽集团、长安、奇瑞、吉利、众泰、江淮等。还有电池厂商涉足BMS产品研发，如中航锂电（洛阳）、天津力神、ATL、万向集团、比克等。

　　截止2013年底我国电动汽车保有量为2.92万辆，而2014年1～11月产量5.67万辆，销量达5.3万辆，其中纯电动2.9万辆，插电式混合动力车2.4万辆，总保有量超8万辆。国内BMS厂商针对不同车型和电池pack设计出不同系列产品，很好地满足了整车与电池组的需求。

　　国产BMS产品虽然在实际应用中取得了不错的效果，但产业本身存在研发不规范，造成投入大、周期长、研发效益低、核心元器件无法自给自足、参与企业多但规模小、规模效益低等问题。国外已经形成稳定的产业模式，一种是第三方电子厂商利用自身在电子产品生产研发方面的优势研制BMS，如Bosch、Delphi、Hella、preh等大型电子厂商。另一种是整车厂对整车控制和参数匹配有比较详细的了解，依靠强大的资金与技术实力研发自己需求的BMS,如普锐斯与松下共同研发生产BMS，特斯拉Roadster、日产leaf以及通用volt等都研发自己所需BMS。还有些电池厂商拓展自身业务，研制配套BMS，如A123电池公司。

　　随着微电子技术的发展，专用芯片应用于BMS进一步促进了产业的发展，飞思卡尔、O2科技等IC供应商为BMS企业提供了运算与控制芯片，Linear、ADI、TI等公司提供专用采集芯片，Maxim、Semitec、GE等提供传感器芯片，Maxim、ADI、TI提供A/D转换芯片。

　　趋势

　　随着电动汽车产业的不断发展，对BMS需求量逐渐增加。BMS产业扩大的同时需推出针对不同车型和不同电池组的BMS产品系列，因此厂家在生产研发、产业模式及检测等方面必须规范，以满足未来产业规模化、产品标准化、成本逐步降低的趋势，因此未来BMS产业发展的趋势是：

　　1.研发过程优化与规范化。根据整车控制的需求，将BMS研发与整车研发结合在一起，实现与整车参数很好的匹配兼容，最终形成优化的规范化的研发过程，提高研发效率，节约研发成本。

　　2.产品集成化，功能标准化。为了减少电池管理系统体积，降低成本，提升电池管理系统的可靠性，电池管理系统的集成化已经成为发展趋势；随着生产工艺的成熟和产业规模增大，电池管理系统在各种高低压电气接口、通信协议、电磁兼容等各项技术指标逐渐规范。

　　3.分工合作成为主要商业模式。目前国内BMS主要由电池厂和第三方电子厂商研制，整车厂参与较少。电动汽车作为一个整体，考虑到整车控制及整车与电池pack的匹配问题，整车厂有必要参与BMS的研发。三方发挥各自的技术优势，整车厂对整车控制有深入的研究，电池厂商在电池特性及电池pack设计方面具有优势，电子厂商具有电子设计制造方面的优势，各方分工合作研发高品质的BMS产品。分工合作的商业模式成为未来BMS产业的发展趋势。

　　4.形成强制性检测与评价标准。国家或行业研究建立强制性检测标准，BMS在设计、制造及成品出厂前各项性能指标经过严格的测试评价，提高产品的可靠性，保障产品品质。

　　建议

　　根据世界银行发布的《中国新能源汽车行动计划：挑战与机遇》，预计到2025年全球电动汽车的销量将占年度新汽车销量的2%至25%，比较多的意见集中在10%。国内市场预计到2020年纯电动与混合动力汽车产量为200万辆，累计产销量超过500万辆。需要配套的电池管理系统需求量也随之增大。

　　BMS作为电动汽车重要零部件，可以预计，随着电动汽车产业规模的增大，BMS产业也随之迅速发展，市场对其性能要求逐渐提高，价格逐渐降低。

　　为促进BMS产业的发展，首先需要加快动力电池管理关键技术研究，掌握核心算法与控制策略。科研机构在加大理论研究的同时，加快科研成果产业化，提升研发能力，形成自主知识产权的专利和产品。其次需要生产环节形成成熟完善的生产工艺，提升生产制造能力，掌握核心器件制造技术，尤其是核心芯片的研制。制定产品检测标准和认证体系，产品出厂前各项指标得到严格的检测和质量认证。最后政府部门在产业政策上给予支持和帮助，如税收给予优惠、配套基础设施建设、资金支持等。

　　为了更好地促进BMS产业健康快速发展，满足市场需求，BMS产业可以按下面三步走的战略发展。

　　1.实现产业规模化，提高规模效益。重点扶植有潜力的企业，提高企业产能，满足电动汽车发展的需求，实现企业规模化与效益化；主要核心器件实现自主研发能力，拥有自主知识产权的算法和控制策略；生产环节掌握核心器件生产技术，形成完备成熟的生产工艺。

　　2.强制推行行业和国家检测标准和评价体系。此阶段成熟的商业模式已经形成，相关机构发挥自身领域优势，共同开发高品质的产品，满足电池pack与整车的匹配问题；BMS研发机构与企业联合制定BMS评价体系，制定产品检测认证相关行业和国家标准，并强制执行，实现BMS产品内在质的提高，增强国际竞争力。

　　3.最终实现产品标准化。随着BMS产业规模的增大，最终实现标准化，可降低研发生产周期和成本。经过电动汽车与BMS产业的发展，各个零部件包括电池管理系统的性能都有了长足进步，但是在与整车匹配之时，由于不同整车和电池对BMS的需求都存在差异性，所以将来BMS产品最终要实现标准化。电池与整车厂只需根据具体车型和电池pack型号选择对应的BMS标准件即可。

　　作者单位：北京交通大学电气工程学院