增強新能源汽車競爭力，不可缺“芯”

導讀：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)?a href="http://ttokpm.com/tags/特斯拉/" target="_blank">特斯拉的電動汽車“三大件”中，電池來自于松下，電機來自于我國***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)模快速增長。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/Linear Technology、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（Time to Market）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。