800V快充普及，電池管理和車載充電如何演變？

為了實現(xiàn)更快充電速度，新能源汽車充電系統(tǒng)從400V逐步升級到800V，以縮短充電時間。高壓快充的引入提升電源組件和芯片的使用數(shù)量和要求。從新能源汽車的架構(gòu)來看，車載電源組件涉及到車載充電器（OBC）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、DC/DC轉(zhuǎn)換器等，下面將側(cè)重講述OBC和BMS在高壓擴(kuò)充下的趨勢。

圖注：新能源汽車電源組件結(jié)構(gòu)800V高壓平臺的升級方案新能源汽車升級到800V架構(gòu)的方式包括整車升級800V電壓平臺、部分升級800V電壓平臺的技術(shù)過渡方案，細(xì)分為5種方案：（1）動力電池、充電系統(tǒng)和其他高壓模塊均采用400V架構(gòu)，通過800V-400V DC/DC將800V直流電轉(zhuǎn)化為400V直流電，為動力電池充電。（2）充電系統(tǒng)800V，動力電池和其他高壓模塊采用400V架構(gòu)。（3）動力電池和充電系統(tǒng)800V，其他高壓模塊采用400V架構(gòu)。充電插座的800V直流電經(jīng)800V充電系統(tǒng)直接為800V動力電池充電，動力電池輸出的800V直流電通過800V-400V DC/DC轉(zhuǎn)化為400V直流電，為其他高壓模塊供電。（4）動力電池、充電系統(tǒng)、電驅(qū)動系統(tǒng)800V，其他高壓模塊，如空調(diào)等采用400V架構(gòu)。充電插座的800V直流電經(jīng)800V充電系統(tǒng)直接為800V動力電池充電，動力電池輸出的800V直流電直接為800V驅(qū)動系統(tǒng)供電，或通過800V-400V DC/DC轉(zhuǎn)化為400V直流電，為空調(diào)等其他高壓模塊供電。（5）動力電池、充電系統(tǒng)和其他高壓模塊均采用800V架構(gòu)。車載充電OBC向大功率、雙向化發(fā)展對于純電類型的新能源汽車，動力電池只能接收直流電，因此交流充電樁輸出的電流需要經(jīng)車載充電OBC進(jìn)行AC/DC整流轉(zhuǎn)換后，向動力電池充電。

芯查查資訊顯示，目前主流OBC功率為3.3/6.6/11/22kW，該參數(shù)決定慢充的速度。隨著慢速補(bǔ)能市場的進(jìn)一步提升，以及高壓快充的普及，OBC逐漸向大功率化發(fā)展。另外，車載電力的雙向流動逐步受到市場認(rèn)可，即汽車也可以向外界輸出電力，由此形成四種模式，即車輛到電網(wǎng)（V2G）、車輛到負(fù)載（V2L）、車輛到家庭（V2H）、車輛到車輛（V2V）。

圖注：新能源乘用車OBC供應(yīng)商2022年前裝市場份額（來源：高工）

分布式電池管理的拓展性和安全性更佳電源管理系統(tǒng)BMS負(fù)責(zé)監(jiān)視和調(diào)節(jié)電池的充電和放電狀態(tài)，通過啟用關(guān)鍵功能，電力分配變得更加智能。

不同OEM的BMS設(shè)計有所不同。集中式BMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將電壓和溫度采集模塊集成在一塊PCB板上，采集模塊和主控模塊的信息交互在PCB板上直接實現(xiàn)。

分布式BMS由一個主控板和多個從控板組成，從控負(fù)責(zé)對每一個電芯進(jìn)行電壓檢測、溫度檢測等，主控負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行電池系統(tǒng)的狀態(tài)評估、充放電管理、熱管理以及與整車的通信等。分布式BMS更符合新能源汽車高電壓充電的趨勢，因為其電池系統(tǒng)內(nèi)部布局簡單、可拓展性強(qiáng)。

此外，分布式BMS還提供更高的精確度和安全性。每個電池模塊的獨立監(jiān)測和管理能夠?qū)崟r掌握其狀態(tài)和性能，更準(zhǔn)確評估電池組的整體健康狀況。及時發(fā)現(xiàn)單個模塊的異常情況，采取相應(yīng)措施，防止故障擴(kuò)大或影響其他模塊正常工作，提高系統(tǒng)整體安全性。

在BMS廠商格局上，整車企業(yè)逐步重視自主研發(fā)BMS，將業(yè)務(wù)滲透到產(chǎn)業(yè)鏈上游，通過吸收人才、并購和戰(zhàn)略合作等方式，將BMS在內(nèi)的動力電池系統(tǒng)納入業(yè)務(wù)版圖。

圖注：部分新能源汽車車型采用的BMS拓?fù)?，預(yù)計電池容量和類型等對比

BMS內(nèi)部包含許多類型元器件，例如模擬前端芯片（AFE）是BMS的一部分，負(fù)責(zé)收集電池芯的電壓和溫度。AFE芯片使用算法估計SOC和SOH等電池參數(shù)，將結(jié)果發(fā)送到控制芯片。為了提升新能源汽車的續(xù)航里程和充電效率，主流車企已經(jīng)開始布局高壓平臺，更高充電電壓需要更多動力電池，從而提升對AFE的需求。

高技術(shù)壁壘，預(yù)計汽車認(rèn)證的高要求、長周期是汽車電子行業(yè)的特點，為了獲得準(zhǔn)確而全面的信息，可以在專業(yè)平臺進(jìn)行查詢，包括AFE在內(nèi)的車載電源組件和芯片、元器件的交叉選型、替代、價格等。

小 結(jié)作為新能源汽車的關(guān)鍵電源組件，OBC和BMS的設(shè)計架構(gòu)和元器件選型都會受到高壓快充趨勢的影響。研發(fā)更高功率OBC以實現(xiàn)快速充電將成為重點，最終目標(biāo)是進(jìn)一步提高充電便利性和用戶體驗，使電動汽車的充電更加簡單和智能化。

BMS將注重電池管理的精確性和安全性。電池的能量密度和容量都在不斷提高，精準(zhǔn)的電池狀態(tài)監(jiān)測、智能化充放電控制以及故障診斷和防護(hù)功能的完善將是BMS重點發(fā)展方向。

審核編輯 黃宇