soh區塊鏈

1. 「SAECCE議程劇透」新能源汽車大數據應用——機遇與融合

導讀

新能源 汽車 大數據的利用不僅在 汽車 產業內部釋放了巨大的數據紅利，未來也必將成為 汽車 產業與其他產業融合的重要紐帶。隨著我國「新基建」的不斷推進，高速低延遲的5G網路覆蓋與新能源 汽車 充電樁的建設，勢必會加速新能源 汽車 的發展與數據井噴。由此可見，大數據技術在新能源 汽車 上的應用會加快 汽車 產業向信息化與智能化邁進的腳步，而新能源 汽車 大數據與電力等行業的融合還將產生出巨大的藍海市場。

2020中國 汽車 工程學會年會暨展覽會（SAECCE 2020） 將於 2020年10月27-29日 在 上海 汽車 會展中心 舉辦。迄今為止，SAECCE年會已成功舉辦26屆，成為在國內舉辦的 汽車 行業標桿活動之一。

本專題分會以 「新能源 汽車 大數據應用——融合與機遇」 為主題，邀請國內外權威專家主旨演講和互動討論。通過聚焦「大數據背景下新能源車輛全局優化式能量管理方法研究」等若干議題，共同交流新能源 汽車 大數據應用的主流技術與最新發展趨勢，加速新能源 汽車 大數據技術成熟，並加大 汽車 產業的輻射帶動能力。

N01:新能源 汽車 大數據應用——機遇與融合

會議時間&地點

2020年10月27日 13:30-18:00

上海 汽車 會展中心

協辦單位

吉林大學 汽車 工程學院

會議主席

王震坡

博士/教授/博士生導師，北京理工大學電動車輛國家工程實驗室主任、新能源 汽車 國家大數據聯盟秘書長

王震坡，教授、博士生導師，北京理工大學電動車輛國家工程實驗室主任、新能源 汽車 國家大數據聯盟秘書長。入選了教育部「新世紀優秀人才」、北京市「 科技 北京百名領軍人才」、 科技 部「中青年 科技 創新領軍人才」、 國家「萬人計劃」和機械行業「『十二五』先進 科技 工作者」。主持了國家自然基金重點項目（動力電池系統熱失控與安全管理）、國家重點研發計劃項目（分布式驅動電動 汽車 集成與控制）、國家863計劃項目（電動 汽車 充換電設施設計集成與管理）等縱向項目12項，發表第一作者或通訊作者SCI論文29篇(ESI高被引3篇)，第一作者EI論文60餘篇。第一作者出版專(譯)著4部(「電動車輛動力電池系統及應用技術」入選「十二五」高等教育本科國家級規劃教材)，授權第一發明人發明專利24項。獲國家 科技 進步二等獎1項，省部級科研一等獎3項，二等獎2項(1項排名第一)，中國 汽車 工業科學技術一等獎1項(排名第一)，北京市教學成果一等獎1項。

聯合會議主席

許楠

博士/副教授/博士生導師，吉林大學 汽車 工程學院

許楠，吉林大學 汽車 工程學院車輛工程專業 副教授兼博士生導師，工學博士，博士後，新能源 汽車 國家大數據聯盟理事，美國電氣電子工程師學會（IEEE）會員，目前擔任Applied Energy、IEEE Transaction on Vehicular Technology、IEEE Transaction on Power Electronics、International Journal of Electronics和SAE Journal等國際期刊審稿專家。發表新能源 汽車 領域論文二十餘篇，授權發明專利10項，軟體著作權13項。作為項目負責人承擔國家自然科學基金青年基金項目、國家博士後科學基金面上項目、吉林省 科技 發展計劃項目以及企業的合作研究等項目。榮獲國家教育部博士生新人獎，入選國家留學基金委國際清潔能源拔尖創新人才培養項目（iCET2019），吉林大學優秀青年教師重點培養計劃等。

主要研究城市智能交通系統規劃與評價、車輛全局優化式能量管理、人-車-路系統數據挖掘與分析、新能源車輛動力系統控制與評價、開放式繞組電機控制、智能輔助駕駛。

01

演講嘉賓簡介及演講摘要提前看

大數據+區塊鏈在新能源 汽車 動力電池溯源管理方面的應用研究

劉鵬

北京理工大學副教授，碩士生導師，新能源 汽車 大數據聯盟副秘書長

演講要點

1、新能源 汽車 動力電池發展現狀。

2、新能源 汽車 動力電池溯源管理平台建設及應用現狀介紹。

3、大數據及區塊鏈技術在新能源 汽車 動力電池溯源管理方面的應用現狀及最新研究。

4、動力電池數據管理所面臨的問題和挑戰。

演講摘要

概述近年來新能源 汽車 和動力電池發展數據研究現狀，以及大數據平台建設及應用狀況，並對大數據及區塊鏈技術在新能源 汽車 動力電池溯源管理方面的應用及研究進行介紹，對動力電池數據管理方面所面臨的挑戰進行分析和展望。

一種基於數據的電動 汽車 全工況行駛能耗評價方法

袁新枚

吉林大學 汽車 工程學院教授

演講要點

1、電動 汽車 能耗評價的需求。

2、一種新型的電動 汽車 能耗模型及基於數據的能耗評價方法。

3、模擬實驗結果及討論。

4、該方法在高速路充電站規劃上的一個應用。

演講摘要

智能網聯新能源 汽車 的能量管理策略

宋珂

同濟大學 汽車 學院燃料電池創新研究所所長

演講要點

1、智能網聯 汽車 概述。

2、智能網聯 汽車 的通信技術。

3、智能網聯新能源 汽車 能量管理技術發展歷程。

4、智能網聯新能源 汽車 能量管理技術發展趨勢。

演講摘要

智能網聯 汽車 與新能源 汽車 將是未來 汽車 技術發展的兩個重要方向。當今 社會 和人們對這兩項技術的協調發展提出了更高的要求。通過使用智能網聯技術（ICT），新能源 汽車 可以與外部世界（例如其他行駛車輛、道路基礎設施，互聯網等）進行信息實時交互，這就是所謂的車聯網系統（V2X）。在對各種交通信息進行深入分析的基礎上，車輛可以識別當前行駛狀況並對未來駕駛狀況進行有效預測，從而實現車輛動力系統能量管理的實時優化，以滿足不同駕駛條件下的車輛駕駛需求。這不僅能大大改善新能源 汽車 的燃油經濟性，也能夠有效緩解了交通擁堵問題。介紹近年來智能網聯技術在新能源 汽車 上的應用情況，基於智能網聯技術的新能源 汽車 能量管理策略研究現狀以及智能網聯技術與新能源 汽車 技術協調發展的趨勢。

大數據在新能源 汽車 安全風險防控的應用研究

張照生

北京理工大學機械與車輛學院副教授

演講要點

1、新能源 汽車 安全情況統計分析。

2、新能源 汽車 安全預警與防控方法研究。

3、典型事故案例數據分析。

演講摘要

基於新能源 汽車 國家監管平台數據，統計分析車輛報警、事故車輛相關情況，從大數據角度分析影響新能源 汽車 安全相關因素，提出新能源 汽車 安全預警和防控方法，並以具體事故案例分析新能源 汽車 預警情況，為新能源 汽車 安全管控及產業 健康 發展提供技術支撐。

大數據背景下新能源車輛全局優化式能量管理方

法研究

許楠

吉林大學 汽車 工程學院 副教授，博士生導師，新能源 汽車 大數據聯盟理事

演講要點

1、新能源車輛能量管理方法研究現狀。

2、大數據背景下全局優化式能量管理方法所面臨的機遇和挑戰。

3、"信息-物質-能量"三層式全局優化架構的建立及應用。

4、全局優化式能量管理平台的應用前景。

演講摘要

概述近年來新能源車輛能量管理方法研究現狀，介紹大數據為全局優化式能量管理帶來的機遇，明確全局優化式能量管理方法所面臨的問題和挑戰，提出「信息-物質-能量」三層式全局優化架構以解決全局優化式能量管理方法實際應用問題。最後，針對全局優化式能量管理平台未來在區域交通能耗優化等方面的應用，提出了相關建議與展望。

數據驅動的鋰離子動力電池管理演算法 探索 研究

韓雪冰

清華大學車輛與運載學院助理研究員

演講要點

1、基於雲端大數據的電池管理是未來的發展方向。

2、基於數據可以有效的實現電池的安全預警。

3、基於數據可以有效的實現電池的壽命估計。

演講摘要

在新能源 汽車 使用過程中，伴隨著電池的使用，電池性能不斷衰減，電池組內單體間的不一致性持續增加，一致性問題還可能導致電池組的失效，引發安全問題。隨著雲端數據的廣泛應用，電動 汽車 的數據能被監測、記錄。基於這些數據可以有效的評估電池組一致性、估計電池壽命，進行電池安全預警，實現更加安全可靠的電池管理。

大數據背景下基於儲能應用的電動 汽車 電池的

二次利用

班伯源

中國科學院合肥物質科學研究院副研究員

演講要點

1、退役電動 汽車 電池二次利用的必要性。

2、電動 汽車 鋰電池的衰減現象的本質。

3、退役電動 汽車 電池二次利用的關鍵技術 SOH估算。

4、退役電動 汽車 電池二次利用國內應用實例。

演講摘要

近年來電動 汽車 （EV）產業飛速發展，為了保證 汽車 的動態性能和行駛安全，電動 汽車 電池在一定服役時間或性能下降後就需要更換。退役 汽車 電池二次利用是將保留了足夠的性能的退役電動 汽車 電池組，用於特定的儲能系統中。在本報告中整理了鋰離子 汽車 蓄電池二次利用的相關法律法規，收集了SOH估算的相關方法，特別是針對目前大數據背景下的提出了整合電動車能源管理系統的SOH估算方法，列舉了退役 汽車 電池可能的二次利用的利用場景。最後，根據目前國內退役電動 汽車 電池二次利用的現狀，提出了相關建議與展望。

新能源車與外部環境的數據融合帶來的機遇和

挑戰

王川久

北京泓達九通 科技 發展有限公司董事長

演講要點

1、大數據讓新能源車看的更遠，了解的更多，同時我們對車輛也有了更深的了解。

2、車輛與道路交通系統的關系。

3、大數據能給我們帶來什麼。

4、幾個大數據的應用場景。

演講摘要

新能源 汽車 與外部環境的大數據交換，將使車輛更好的融入道路交通系統，提高整個交通系統的效率，同時車輛的設計、生產、銷售、質量控制等各個環節均發揮出與以往不同的作用。

關於SAECCE 2020

2020中國 汽車 工程學會年會暨展覽會（SAECCE 2020） 將於 2020年10月27-29日 在 上海 汽車 會展中心 舉辦，誠邀 汽車 及相關行業的企業高層、技術領軍人物、資深專家學者、廣大 科技 工作者參與會議。SAECCE以「 汽車 +，協同創新」為主題，圍繞新能源 汽車 技術、智能網聯 汽車 技術、 汽車 關鍵共性技術，深度探討如何快速推動技術創新，重塑新型產業格局。

中國 汽車 工程學會年會暨展覽會（SAECCE）已成功舉辦26屆，成為在國內舉辦的 汽車 行業標桿活動之一。此外，原定於今年5月在北京召開的第七屆國際智能網聯 汽車 技術年會（CICV 2020）將和2020中國 汽車 工程學會年會暨展覽會（SAECCE 2020）合並舉辦。

SAECCE2020將組織1天（2場）全體大會、50多場專題分會、20多場（論文交流）技術分會，展覽面積約10000平米，預計將吸引3000多位來自政府機構及行業組織、整車企業、零部件企業、高校及科研院所的代表參會及參觀。

歡迎廣大企業、高校、科研院所等機構、以及廣大 科技 工作者通過組團或個人報名的方式積極參與！

02

SAECCE 2020 日程架構

2. ab543c是什麼晶元

ab543c是/BMS晶元單車用量達到12顆，到2025年，其市場規模將達3億美元。
BMS（Battery management system）應用領域廣闊，消費類下游市場是其最主要的應用，如手機、平板、筆記本等。但近幾年，電動汽車起勢迅猛，高壓、高容量密度、快充等特性對BMS提出了更高的要求，也帶動單車BMIC（電池管理晶元）需求翻倍增長。
根據財通證券測算，2021年，全球新能源汽車領域BMIC市場規模約2.81億美元，預計2026年將達到15.13億美元，CAGR為40.07%，較手機BMIC市場規模的CAGR（1.92%），翻了20倍。
閱讀本文，你將了解以下內容：
1. BMS的上車史
2. BMS的晶元成分
3. BMS晶元的玩家們
01
BMS概念與來歷
BMS即電池管理系統（Battery management system）。顧名思義是管理電動汽車動力電池的一套系統。BMS扮演著整車電池系統的管家角色，主要功能是采樣測量和評估管理，這兩大功能由電池控制器單元（BatteryControl Unit，BCU）和電池管理單元（BatteryManagementUnit，BMU）構成。
作為汽車三電系統之一，電池占整車成本的30%-40%左右，因此BMS對整車也是極其重要的一部分。但BMS也並不是電動汽車時代下的產物，它也跟隨著電池技術的發展以及應用場景的復雜度不同而變化著。
從銅鋅電池到鉛酸電池，再到現在的鋰電池或鈉離子電池，電池技術在近幾十年取得了長足的進步。早期的電池如鎳鎘電池，往往以單體電池的形式出現，所以對電池的狀態不需要嚴加看管。
但到後面，電池以多節串聯的形式出現後，問題就來了：每節電池的特性存在差異，電池之間的電量均衡也存在差異。
「兩人三足」大家都玩過吧，很考驗團隊配合能力，總有豬隊友步子邁大了，三天兩頭鼻青臉腫，時間久了，身子垮了，人心散了，還能跑得動嗎？
換作電池也是一樣，最終結果會導致某節電池經常處於過充或過放的狀態，整體電池組的壽命大打折扣，因此人們便手動定期進行檢查電池的一致性。
傳統意義上的手工活耗時費力並且無法做到實時監控，所以現代意義上的BMS由此誕生。現代BMS功能也是由儉入奢，從早期簡單的電壓、溫度、電流等基本參數監控外，慢慢發展至多個功能如實時監控、電池均衡管理、防過充及過放等。
BMS系統可以劃分為硬體、底層軟體和應用層軟體三大部分，硬體部分包含BMIC、感測器等；底層軟體基於汽車開放系統結構（AUTOSAR）將BMS劃分為多個區塊，實現對不同硬體進行配置；應用層軟體主要功能包括充電管理、電池狀態估算、均衡控制、故障管理等。
雖然IC占整體動力電池成本的5%左右，但現在電動汽車動力電池講究高能量密度與高可靠性，如特斯拉採用的18650電池，由7000多節電芯以串聯+並聯方式構成，如此多數量的電芯之間參數也不盡相同，對BMS更是提出了艱難的要求。
特斯拉Model S依靠一顆TI的電池監控和保護晶元BQ76PL536實現了18650電池的管理，但BMIC可不止這些。
02
BMS里藏著哪些晶元？
在了解BMS晶元之前，我們先來了解下BMS的架構。
BMS拓撲架構分為集中式與分布式。大家一看到集中式是不是認為這是主流？那就錯了。
集中式BMS結構緊湊，成本低，但線束多，通道數量有限，一般用於容量低、系統體積小且低壓的場景中，比如電動兩輪車、機器人、智能家居等。

集中式結構示意圖
分布式BMS結構可以理解為主+從的關系，從控單元負責採集電池數據，均衡功能等，主控單元處理數據，判斷電池運行情況，進行充電管理、熱管理、故障管理等，並且與外部車載控制器等進行實時通信。

分布式結構示意圖
電動汽車動力電池向高能量密度、高壓及大體積方向發展，在混動和純電動汽車上主要採用的是分布式BMS架構，如BMW i3/i8/X1、特斯拉Model S/X、比亞迪秦等。雖然控制復雜、成本較高，但勝在靈活性強、線束少。
基於分布式BMS結構，我們將晶元進行分類：
數據採集部分
AFE（模擬前端）：AFE泛指電池監測晶元，主要配合各種感測器採集電芯電壓、溫度等信息，僅具有參數監測功能。此外，AFE一般集成被動均衡技術。這里提一下什麼是電池均衡，如前文所述，一般高串數電池組中，每個電池的電壓、電量會有所不同，為了保障之間的電量均衡，所以採取主動均衡或被動均衡。
被動均衡通過無源器件將電量多的電芯通過電阻發熱消耗掉多餘電量，而主動均衡是將多餘電量進行轉移，實現電芯間的能量流動。被動均衡成本低，可靠性高但增加系統損耗。主動均衡所需元器件較多，成本高，但利於降低系統損耗。
電量計量晶元：採集電池信息，並採用特定演算法對電池的SOC（荷電狀態，即剩餘電量）和SOH（電池健康狀態，即老化程度）等參數進行估算，並將結果傳送給控制晶元。
控制部分
電池保護晶元：監測電池充放電情況，包括過壓、過流、過熱等，一旦發現異常情況可以及時切斷電路，保護電池系統的安全。目前，部分計量和充電晶元會集成電池保護功能。
充電管理晶元：主要負責充放電管理。根據鋰電特性自動進行預充、恆流充電、恆壓充電。充電管理晶元使電壓、電流達到可控狀態，可以有效的控制充電的各個階段的充電狀態，保護電池 過放電、過壓、過充、過溫，最終有利於電池的壽命延續。
充電管理晶元根據工作模式不同可以分為開關、線性、開關電容。開關型適用於大電流應用，且具靈活性，常用的快充方案都是採用開關型；線性一般應用於小功率充電場景，如便攜電子設備；開關電容型充電效率高，但架構受限，一般與開關型搭配使用。
MCU：負責繼電器控制、SOC/SOH估算、電池數據收集、存儲等。需要滿足AEC-Q100、ISO26262等認證。相較於消費級及工規MCU，車規級MCU壁壘更高，對可靠性、一致性、安全性、穩定性有著硬性要求。
通信部分
數字隔離器件：在BMS系統中，SOX（包含SOC、SOH等）演算法一般在MCU中執行，因此在AFE與MCU間通常採用數字隔離器件來進行通信。

圖為菊花鏈結構，來源：ADI
目前主流通訊架構為菊花鏈架構，每個AFE之間互相連接，然後通過一顆隔離通訊晶元連接到MCU，減少了通訊晶元的數量。相對於CAN匯流排，菊花鏈架構的優點在於一旦中間斷開，後面的AFE晶元仍可以繼續通訊。
以下是小鵬BMS采樣板、特斯拉Model S采樣板和通用Ultium無線BMS中所用到的一些具體晶元信息：
小鵬G3 BMS采樣板如下圖：

採用AFE+隔離+單片機+CAN的結構，電芯采樣部分採用的AFE晶元是ADI LTC6811-1，隔離通訊器件採用的是ADI LTC6820。單片機採用的是NXP S9S12G128F0MLF，SBC晶元採用的是NXP UJA1167，內部集成高速CAN和LDO。
特斯拉Model S采樣板如下圖：

AFE晶元採用的是TI BQ75PL536A，數字隔離器件採用的是Silicon Labs（芯科科技）SI8642ED，MCU採用的是Silicon Labs C8051F543。
通用無線BMS系統電路板如下圖：

目前提供無線BMS解決方案的主要有德州儀器和ADI兩家，上圖使用的是ADI的方案，由偉世通提供設計和製造。無線BMS系統中，感知單元獲取電池基本信息，通過2.4GHz通信傳送至控制模塊中。
該系統中的核心晶元是ADI ADRF8850和TI TPS3850。ADRF8850是低功耗集成片上系統（SoC）其中包括一個2.4 GHz的ISM頻段無線電和一個嵌入式微控制器單元（MCU）子系統。ADRF8850在電池單元監測晶元和電池管理系統（BMS）控制器之間提供無線通信。TPS3850是TI的電源和看門狗晶元。
TI在無線BMS系統中提供的晶元是SimpleLink™ CC2662R-Q1和BQ79616-Q1，前者是無線MCU，後者是電池監控器和均衡器，兩者均滿足ASIL-D等級。
03
BMS晶元的玩家們
BMIC的研發橫跨電、熱、化學等多學科，被業內冠以「模擬晶元的皇冠」的稱號。
其中AFE的主要供應商有ADI、TI、ST、NXP、瑞薩等，ADI的產品主要來自收購的Linear Technology和美信，瑞薩的產品主要來自收購的Intersil。MCU的主要供應商有NXP、ST、TI、英飛凌等，目前國內也有不少MCU廠商都在積極布局車規級產品，比如兆易創新、芯旺微等。數字隔離器件的主要供應商有TI、ADI、Silicon Labs等。

部分AFE晶元信息 來源：安信證券（截至2022年4月）
國內BMS相關晶元企業如下：

來源：安信證券
整體來看，國產晶元在汽車動力電池領域仍在初步布局階段，BMIC長期被 TI、ADI等歐美企業壟斷。
這其中主要原因在於車規級晶元認證要求嚴苛，技術門檻高。車規級認證規范包括AEC-Q100、ISO 26262和IATF 16949等。其中，ISO26262是汽車晶元功能安全認證。汽車功能安全從ASIL-A到ASIL-D分為四個等級，A最低，主要用在車身控制等與行駛安全關聯度較低的系統中；D最高，主要用發動機等與行駛安全息息相關的系統中。功能安全要求較高，電路和系統設計難度較大，是目前車規晶元驗證耗時最長的環節之一。另一方面，模擬器件利潤較低，企業投產布局多持謹慎態度。
04
結 語
BMS的下游應用領域主要包括消費電子、汽車動力電池、儲能。其中，動力電池是BMS最大的應用領域，2020年份額達到54%。但是汽車動力電池相較於其他應用領域，要求絕對的高可靠性、安全性，因此BMS在汽車領域雖然有更為廣闊的市場空間，但也更具有挑戰性。
晶元技術是BMS產業鏈的核心，據財通證券測算，2021年全球新能源車領域 BMIC市場規模約2.81億美元，預計2026年將達到15.13億美元，2021-2026年CAGR=40.07%。伴隨著新能源汽車的發展，以及車用晶元的持續緊缺，我國BMS晶元需求持續增長，國產替代正當時。