“新四化”浪潮下，電池、電機和電控(電池管理系統，BMS)成為新能源汽車“新三大件”。隨著整車銷量持續快速增長，動力電池行業迎來規模和技術雙雙突圍的爆發期。相應地，市場對BMS的需求也不斷擴大和升級。

現階段，BMS大多為有線系統，為了讓新能源汽車擁有更長的續駛里程，實現整車輕量化和電池能量密度提高成為兩大發力方向。就在此時，無線BMS進入人們的視野中。

有線BMS　局限性逐漸暴露

BMS與動力電池的“命運”是緊密結合在一起的。北京航空航天大學助理研究員陳飛向《中國汽車報》記者介紹道，BMS作為動力電池的“大腦”，通過傳感器實時檢測電壓、電流、溫度，同時進行漏電、熱管理、電池均衡管理、報警提醒等，計算剩余容量(SOC)、放電功率，報告電池劣化程度(SOH)和SOC狀態，并在此基礎上利用算法，控制最大輸出功率以獲得最高行駛里程，以及控制充電機進行最佳電流的充電，通過CAN總線接口與車載總控制器、電機控制器、能量控制系統、車載顯示系統等進行實時通信。“BMS可以實時監控電池狀態信息、分析電池安全性能并優化電池能量控制，是電池的重要中樞。一款優秀的BMS產品，可以提高車輛續駛里程、保障安全、延長整車壽命、降低使用成本。”他說。

據悉，傳統的有線BMS方案，多利用雙絞線電纜以菊花鏈方式連接電池監控器，傳輸從每個電池模塊采集的數據。不過，隨著消費端對新能源汽車提出更高要求，有線BMS的局限性開始逐漸暴露。

德州儀器(以下簡稱“TI”)相關負責人在接受記者采訪時指出，當前汽車有線BMS主要面臨三方面挑戰。首先，每個模組中的每個電池都必須通過通信電纜連接到一個用于調節電量、監控電池的芯片上。為了使通信電纜的連接非常可靠，這一部分往往采用菊花鏈連接，而且需要重型銅線作為線纜，導致BMS內部電池組會形成非常龐雜的電纜布置，大大增加了電池的重量。

“其次，通過對市場需求的挖掘，我們發現客戶普遍反映，有線BMS的電纜和連接器故障是導致電池組出問題的主要原因。一旦電纜或連接器發生故障，整個電池組可能就需要更換，費用會十分高昂。”這位負責人說道，“第三，有線電纜占用了巨大的電池組空間，整個體積比能量更大，而采用無線方案后，省出來的空間可以放更多電芯，提高整個電池組的體積能量密度。”

無線BMS　優勢劣勢同時存在

陳飛向記者詳細解釋了無線BMS所具有的幾方面優勢：一是能夠降低電池系統重量，減少線束和接插件，從而大幅降低電池系統的重量，提高其能量密度，提高車輛續駛里程;二是可提升電池系統可靠性，有線BMS內部大量的線束和接插件在行駛過程中容易發生失效和故障，無線BMS則通過減少連接件，降低電池系統的失效率，提高其可靠性;三是提高電池成組的靈活性，無線BMS擺脫了線束和接插件的約束，電池組可以更加靈活地布局，降低了電池系統的制造難度，提高生產效率，同時在梯次利用環節，也可提升電池系統的重組效率。

簡單來說，無線BMS就是通過通信芯片傳輸，從而節省了傳統線束和電池組占用的空間，可提高設計靈活性和可制造性，加強電池包的輕量化，同時不影響行駛里程和信息傳輸精度。

需要指出的是，無線BMS并非沒有缺點。從功能上考慮，BMS在數據采集和監測方面發揮十分重要的作用，一方面，從有線到無線，除了需要大量網絡節點，無線傳輸還要考慮通信協議、信息接受容錯率等關鍵問題;另一方面，雖然無線BMS無需維護內置的線束，但采用無線系統也意味著，電池系統在設計時需要克服惡劣的汽車射頻環境和不在可直視范圍內的挑戰，換句話說，對于設計不當或通信安全設計較差的系統，可能存在被攻擊的風險。

這些現實的技術問題能否得到解決，無線BMS的可靠性和安全性又能否有足夠的保障?對于上述疑問，陳飛坦言：“通訊傳輸穩定可靠和安全性始終是制約無線BMS發展的核心難題。一方面，在有限的空間內要實現主從板、各從板之間的數據傳輸且滿足車規級數據毫秒級采集、傳輸的需求，另一方面要滿足通訊穩定、丟包率低、數據干擾小等要求，這些都是無線BMS下一步需要重點研究的技術方向。”

TI方面則表示，通過構造全新的專有無線協議和無線MCU，可以在此類情況下完全保證無線網絡的可用性和數據通信的安全性;此外，該方案還兼顧可靠性，具有低丟包率、單跳和低延遲的特性。

除了通訊方面的問題，無線BMS在關鍵技術、成本等方面也有困境難解。陳飛告訴記者：“特別是在無線BMS信息安全方面，由于藍牙等無線通訊方式的應用，車端電子電氣系統有了新的信息安全攻擊面，并且由于存在更加直接的入侵核心動力系統的風險，在信息安全的加密傳輸、身份認證、入侵檢測等關鍵技術方面需要更深入的研究，后續還需針對無線BMS的特殊應用場景，開展研發流程、檢測技術等相關標準的研究。”

無線是趨勢　但未來有無線束尚無定論

自2017年11月凌力爾特在寶馬i3車型上演示首款無線BMS以來，唱衰有線BMS的聲音就不絕于耳。不過，目前，無線BMS的產業化應用尚處于起步階段，通用汽車旗下凱迪拉克LYRIQ是全球首款配裝無線BMS的量產車，路特斯也計劃在其下一代電動汽車架構中采用ADI的無線BMS。

在國內市場，多方勢力也在積極探索無線BMS的可行性應用。華為研發了綠聯傳輸通訊，致力于突破無線BMS技術;北航交通學院院長楊世春教授帶領團隊從2020年開始探索無線BMS方案，采用TI的通訊芯片作為核心組件，完成了基于英飛凌TC275主控芯片的無線BMS硬件方案設計和軟件研發……

一位不愿具名的業內人士向記者表示，雖然有線BMS經受了市場的考驗，短時間內不會被淘汰，但無線方案的發展趨勢已逐漸明朗。他認為，隨著無線BMS技術成熟度不斷提升和成本的進一步降低，這一方案應該很快會得到廣泛應用。

陳飛對無線BMS的未來也較為樂觀：“隨著5G等通信技術的發展，未來端云融合應該是BMS的主要發展方向。基于云端高性能計算平臺和強大的傳輸能力，部署高精度電池模型，運行高精度復雜算法，完成基于大數據平臺的動力電池生命周期數據積累，完全可以實現動力電池系統的全生命周期安全預警管控，提高動力電池系統的安全性能。”

科技發展日新月異，市場瞬息萬變，未來BMS究竟有無線束，現在尚無明確定論。TI方面認為，無線BMS符合電源管理系統的發展趨勢，但這并不意味著所有的BMS系統都會轉為無線。該公司負責人表示：“目前，一些車企已在考慮應用無線BMS，因為其優勢非常明顯，但顧慮無線BMS安全性和其他性能不足的廠商也不在少數。所以，當前主流市場上選擇無線BMS的廠商仍是少數。”

在ADI中國汽車電子事業部資深戰略與業務發展經理陳晟曾看來，不管采用哪種通信技術，BMS系統對于信號傳輸實時性、可靠性的要求是一致的。無線通信有更多機制確保實現這兩個要求，但由于電池包設計的復雜性，仍有大量測試和驗證工作需要在量產前完成。因此，無線BMS的前行之路仍然任重道遠。

關鍵詞： 新能源汽車 動力電池 通信技術 信息傳輸