电动车市场潜力巨大，恩智浦BMS系统厚积薄发

日前，几家半导体厂商陆续公布了近期的业绩，均表示汽车电子市场有着显著回暖。恩智浦半导体副总裁兼驱动和能源系统产品线总经理李晓鹤日前也对媒体表示，虽然疫情令整体汽车市场受到了很大冲击，但市场的复苏也很快。从全球的范围来看，xEV市场增长强劲。他说道：“主要原因包括几大方面，首先是整体法规的要求在疫情的情况下并未放松，其次，是电池成本不断降低，使得电车与燃油车的成本越来越接近。第三则是续航里程的增加以及快充的引入，让电动车的体验越来越好。第四则是电动车品牌的增多，以及传统厂商的介入，让消费者有了更多的选择权。”

不久前，大众汽车首款纯电动汽车ID.4正式发售，引起了业界不小轰动。而其MEB纯电模块化平台，更是作为大众未来电车的统一平台被寄予厚望。在2020 NXP Connects大会上，恩智浦宣布大众汽车已将恩智浦的BMS系统用于其MEB平台。李晓鹤表示，恩智浦 2012年开始开发BMS，并且于2018年量产，2019年达到了数千万级的发货量。如今，恩智浦的产品已经得到了主流厂商的认可与联合宣布，实现了商用级的性能及可靠性。

恩智浦半导体副总裁兼驱动和能源系统产品线总经理李晓鹤

OEM的四大痛点

李晓鹤盘点了电动汽车制造商在规划整个车型电气化过程中遇到的挑战：

首先，电池成本已经得到了很大优化，但仍占到1/4到1/3的总车成本，因此电池成本的持续降低是电动车普及以及车厂盈利的重要决胜点。除电芯降本外，还需要不断优化或简化电子电气以及机械架构，并希望能够制作支持自动化组装的生产线。这样才能提高生产效率。

第二，需要不断提高续航里程，并缩短充电时间，实现最好的用户体验。从电化学的角度来讲，延长里程要提高比能量，缩短充电时间要增加比功率，在逐渐挑战比能量和比功率极限的过程中，BMS的功能安全的等级、诊断的精度和速度变得愈发重要。

第三，全系车辆的电气化需要平台化的BMS平台，包括纯电车、插电混动车、48V混动车、14V起停的微混动车等等。在实现纯电的过程中有几十种甚至是上百种不同的车型在非常短的时间内推出，需要最大化的复用以及采取平台化概念，这样才能加快上市时间并降低研发成本。

第四，则是全系量产后对于品质的管理，大规模量产所比拼的不仅仅是单一产品的性能，而是半导体厂商汽车制造品质、生产质量品质、供货体系以及售前售后服务能力的综合考量。

恩智浦的一站式方案解决电动车痛点

“面对车厂的种种挑战，恩智浦凭借自身的核心优势、竞争力和独特的价值主张，可以解决整车厂的难题和痛点。”李晓鹤说道。

模拟前端性能是BMS系统的关键

李晓鹤表示，电池在成本和性能上都是电动车致胜的关键点，尤其是在安全性以及效率方面，在这其中很大程度要依赖BMS（电池管理）系统，系统中最关键的芯片是其模拟前端芯片。“BMS需要有更快的诊断速度以及更精确的对于电压、电流、温度甚至压力的传感测量。”李晓鹤说道。“如果计算不准确导致无法完全使用电池的性能、状态以及健康度，这将极大影响用户的驾驶体验。”

李晓鹤指出，整个BMS系统在电池系统中所占成本远低于电池，但一套优秀的BMS系统，可以从续航、充电时间、寿命以及安全性等各个方面提升电池性能，“其创造的价值是非常高的。”李晓鹤评论道。

恩智浦深耕模拟/混合信号链技术多年，其BMS产品也秉承着良好的模拟测量精度基础，同时，李晓鹤提到车载电子会在其生命周期内产生精度漂移，因此恩智浦除了保证出厂精度之外，更可以保证全生命周期的使用精度。

汽车BMS的复杂度主要体现在整车电池的电芯多达上千个，同时电芯具有木桶效应，某一个或者某一组电芯性能下降，会严重影响整车性能，因此BMS的最大作用也是最重要的就是多电芯的均衡。

李晓鹤同时也提到，随着电池厂商制造水平的提高，电芯一致性有了很大改善，所以近年来对均衡性的要求并没有得到明显提高。也正是因为电芯一致性、可靠性的提高，此前曾经火热一时的主动均衡概念并不适合大规模工程应用，最重要原因就是主动均衡过于复杂，导致开发难度提升、系统成本增加及系统可靠性的降低。“用一个很复杂的系统解决一个实际上正在自己被解决的问题就显得不划算了。”李晓鹤说道。

系统级方案为客户提供最大便利

“恩智浦在汽车电子领域具有深厚积淀，在传统的引擎安全气囊、刹车控制等功能安全领域深耕多年。我们将微处理器、功率管理器件包括网络器件所能带来的系统功能安全的理解注入到产品的定义中，让客户在使用时能够更好地实现系统级解决方案。”李晓鹤说道。

李晓鹤表示，相比友商谈及BMS系统主要关注在模拟前端和模拟信号链上，恩智浦的最大优势之一就是产品覆盖了BMS的整个系统。包括处理器、车载网络传感器、驱动、模拟前端、主动安全功能的BMS等，甚至NFC、RFID等专用技术引入BMS系统，帮助车厂进行防伪诊断、电池模块二次复用等。

系统级解决方案，除了为客户提供一站式开发支持及供应链管理之外，还可以更好地为客户提供全部安全考量。比如带有隔离的车载网络，对电芯的热管理，利用压力传感器对电池包进行早期热失控管理，对电流诊断从而在事故发生时就迅速隔绝高压电池。

恩智浦在汽车通信行业遥遥领先，而可靠通信也是BMS中需要解决的痛点。因此无论从系统的哪个角度来看，拥有整体方案的恩智浦都更具优势。

李晓鹤强调，恩智浦为客户提供了已经验证的参考设计，并且功能安全的概念以及相应的文档、数据等都已提前准备好，不光加速客户的开发，还可以加速客户在安全方面的认证工作。

恩智浦针对汽车电子电气化的全系解决方案

灵活的可扩展性

正如在NXP Connects大会上，大众汽车公司汽车能源供应和高压系统开发主管Holger Manz博士所说：“对于电动车来说，最终用户会提出一些核心要求，例如续航里程和快速充电能力等。要实现这些目标，我们的平台本身必须具有可扩展性。我们需要模块化的电池系统，也会使用一定数量的电池单元控制器，借助我们的BMS系统，确保每一类可扩展电池系统都能发挥最佳的电池性能。”

恩智浦的BMS系统可兼顾14V、48V、400V、800V以及各种不同模式，优秀的可扩展和沿用性可以帮客户复用软硬件，降低验证时间并加速上市时间。

“我们目前已经量产的BMS可支持从4到14个电芯，目前研发中的芯片组还可以支持到更多电芯。”李晓鹤说道。“BMS可支持电芯数要具体取决于每个电池包或电池组的设计。而且需要注意的是，当电芯超过某一个数量后，因为电压过高导致系统在模块上其他的外围的高压保护器件增加，到最后并不一定能够降低整个的系统成本。”

因此客户针对BMS可支持电芯数的需求不是越多越好，而是越灵活越好。李晓鹤举例道，恩智浦BMS有一个独特的均衡专利，其它很多友商都采用了奇偶均衡，也就是只能同时打开1、3、5、7或是2、4、6、8电池单元做均衡，而恩智浦则可满足从1至14串同时做均衡，而且都具有比较高的电容，这种方式可以给客户提供更多的灵活性。

灵活可扩展在系统层面的体现则是恩智浦的所有域控制器及不同域下的系统，都是由架构类似的域芯片组组成，在不同的车型上数据采集方式、通讯方式、系统功能安全概念都非常类似，有很多的文档和软硬件设计都可以重用。“我们在不同的车型中给客户提供的软件驱动都是非常类似，且接口是一致的，客户可以更关注于用已经验证好的软硬件平台发挥其在电池上的能力并做应用设计，如SoH和SoC的估算、提高精度和做顶层的安全诊断，从而提高软件的重用率并用更快的时间获得软硬件的验证和功能安全验证。”李晓鹤说道。

恩智浦电池管理系统解决方案一览

更懂客户的需求

李晓鹤强调，恩智浦一直以来和各大汽车供应商合作，拥有良好的供货基础，完备的客户支持体系，可帮助车厂实现大规模量产的过程。“我们不仅仅是告诉客户怎样使用一块芯片，而是帮助客户优化整个系统、降低成本、提高性能并加快上市时间。”李晓鹤说道。

通过为客户提供相应的嵌入式软件驱动支持，功能安全库等，并且提前帮助客户做好系统级的EMC验证，并且和客户一起讨论。

加大客户支持，最重要的原因也是因为如今BMS系统的供应链关系发生了变革。传统的汽车技术是一个线性的模式，BMS却呈现了多元化局面。包括整车厂、电池厂以及Tier1都想抓住这千载难逢的机遇。对于恩智浦这类的Tier2厂商来说，需要服务的客户也呈现多样化，必须与不同厂家都有互动。

面对混合模式，恩智浦要打破以往的体系，不光需要抓住Tier1的需求，还需要抓住整个生态系统的需求。此外，如今电动汽车的市场重心已经从欧美转向中国，因此恩智浦更需要加强在中国的技术服务实力，以更加适应中国本土化的技术，更好地服务本地的客户，进而推荐甚至是定义下一代的产品。

李晓鹤介绍到，目前恩智浦在中国有一个强大的技术团队，包括软件、硬件、测试、优化，以及模拟器件和微处理团队等，此外还有很完备的参考设计的技术积累。无论是传统整车厂还是造车新势力，恩智浦都可以提供不同的服务模式，涵盖从关注产品本身，到关注上市周期等。尤其是对于电动汽车来说，相比以往3-4年的开发周期，电动车的迭代速度更快，这也对生态链各方都提出了更多的挑战。

未来BMS技术的发展探讨

李晓鹤说道，10年间，电动汽车市场经历了从无到有，从小到大的过程。但随着电动汽车得到了消费者的认可之后，OEM已经从关注新技术的导入到关注量产的可靠性优化。随着电动汽车的规模越来越大，系统的可靠性变得更为重要。

“尽管恩智浦的起点比友商稍晚，但其实我们是厚积薄发的。因为恩智浦在整个汽车的安全性，即功能安全部分资历很深。同时，恩智浦拥有全系车载电子相关技术储备，可以从整个系统帮助客户做优化和服务。未来10年电动汽车市场无疑将呈现井喷，无论是安全性、通信可靠性、量产问题，以及系统上的优化方案，在行业里有很多需要协力解决的问题。在快速增长的市场中，我们认为多家协力打造市场的繁荣景象是一件好事，并且市场增长量能够使每一家都拥有非常快速且繁荣的增长景象。”李晓鹤总结道。