近日，在某投訴平台有多條關于新能源汽車更新BMS（電池管理系統）續航裡程明顯減少、充電速度變慢的投訴。車主質疑廠家更新系統後有“鎖電”嫌疑。
類似事件曾在特斯拉身上發生過，2019年有車主起訴特斯拉，車輛在經過廠家主導的程式更新BMS後，電池容量、續航裡程和充電功率均有明顯衰減。于是特斯拉給起訴的車主進行了一定的賠償，并稱是為了保護電池，延長電池的使用壽命，言外之意，為你好。事情真的是這樣嗎？
衆所周知，純電動汽車的動力輸出依靠電池，而電池管理系統BMS （Battery Management System）則是其中的核心，負責控制電池的充電和放電以及實作電池狀态估算等功能。如果說，把一台電動車比作人體的話，那麼電池系統就是他的心髒，而BMS電池管理系統就是支配其身體運作的大腦。
BMS（電池管理系統）電器架構
為什麼要有BMS？
既然叫做電池管理系統，BMS的主要工作就是處理和車載電池有關的任務。盡管目前的電池制造技術已經讓各個電芯之間的差異化縮小，但是單節锂電池之間仍然存在者内阻、容量、電壓等差異，是以在實際應用中，電池組内部各單體電池容易出現散熱不均或過度充放電等現象。時間一長，這些處于不良工作狀态下的電池就很可能提前損壞，電池組的整體壽命也就大大縮短。
不僅如此，電池處于嚴重過充電狀态下還存在爆炸的危險，造成電池組損壞的同時還對使用者的人生安全造成威脅。是以，必須為電動汽車上的動力電池組配備一套具有針對性的電池管理系統（Battery Management System,BMS），進而對電池組進行有效的監控、保護、能量均衡和故障警報，進而提高整個動力電池組的工作效率和使用壽命。
BMS的主要作用是什麼？
一台電動車有上百塊電芯，BMS是如何管理的？如果我們見到過，電池包的剖析圖我們會看到内部具有上百塊的電芯，如何管理這些密密麻麻的電芯系統呢？BMS系統的主要工作分成兩大任務——對電池的檢測和保證電池安全。
其中電池檢測實作相對簡單一些，主要是通過傳感器收集電池在使用過程中的參數資訊比如：溫度、每一個電池單體的電壓、電流，電池組的電壓、電流等。這些資料在之後的電池組管理中起到至關重要的作用，可以說如果沒有這些電池狀态的資料作為支撐，電池的系統管理就無從談起。
如果我們把對電池的檢測流程，看成對電池“體檢”的話，那麼這種“體檢”是線上的、持續的、不間斷的。過程中當發現資料異常時，可及時查詢對應電池狀況，并挑選出有問題的電池，進而保持整組電池運作的可靠性和高效性。當電池的“體檢”結束之後，會進入分析、診斷、計算的階段，之後生成“體檢報告”，這個過程可以了解為電池的狀态評估。
什麼是SOC？
如果你開過電動車，那麼肯定會在儀表盤上見到SOC的辨別，這又是什麼意思呢？SOC即State of Charge，是電池組的荷電狀态簡稱，我們更習慣叫它電池剩餘電量。SOC是判斷電池過充及過放等一系列故障的基礎，精确的估算SOC，可防止電池過充和過放，延長電池的使用壽命，進而提高電池的使用率。
其實，除了SOC估算，還有SOH（State of Health）,SOP（State of Power），使用者可通過車上儀表顯示，看到這些資料，進而确認電池的工作、功能狀态。據此，在保護電池的基礎上，将潛力發揮最大化，大大提升駕乘體驗。
對于續航來說，SOC的精度很重要
SOC的算法一直是電池管理系統（BMS）開發應用的關鍵技術之一，它計算的準确與否直接影響到了，表顯續航與實際續航的內插補點，如果計算不夠精确的話，甚至會導緻電池用盡車輛抛錨的情況出現。
關于電池狀态的估算，需要經過一系列複雜的計算。即準确估計電池剩餘電量，保證SOC維持在合理的範圍内，防止由于過充電或過放電對電池的損傷，進而随時預報混合動力汽車儲能電池還剩餘多少能量或者儲能電池的荷電狀态。SOC的估算精度高，對于相同量的電池，可以有更高的續航裡程。是以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的電池成本。
目前車規級BMS晶片技術門檻高，供應商主要為國外企業。新能源汽車産業的快速發展帶動BMS整體市場規模持續擴大，BMS晶片的重要性日益突出。然而BMS晶片的技術門檻相對較高，比如BMS MCU晶片需要大量專有技術(Know-how)經驗積累，目前大量成熟解決方案被恩智浦等廠商掌握；BMS AFE的主要供應商為亞德諾、德州儀器等海外公司。企業沒有長期的研發積累和大量的資料積澱，難以開發出真正滿足下遊應用需求的BMS晶片。
車規級BMS晶片認證要求苛刻、認證周期長。随着國家“碳中和”戰略的持續推進，中國新能源汽車産業将迎來黃金5年，為BMS晶片的應用提供廣闊的市場藍海。車規級半導體企業在進入整車廠的供應鍊體系前，一般需通過品質管理體系IATF 16949和可靠性标準AEC-Q系列等認證。在完成相關車規級标準規範的認證和稽核後，還需經曆嚴苛的應用測試驗證和長周期的上車驗證，才能進入汽車前裝供應鍊。
電池與人員安全的守護神
BMS還有另一大核心功能，就是為電池組和人員提供安全保障。衆所周知，電池過充、過放會帶來局部過熱，影響電池壽命不說，嚴重時會威脅到電池組的安全，進而引發人身安全隐患。這時，BMS的“充放電管理”子產品就開啟了保護職能，一方面與整車、充電機實作通訊，另一方面實時提供電池狀态，便于及時發出指令控制，有效防止高充、低放的發生。
在保護電池的子產品，均衡也是很重要的一環，是保護并提升電池壽命的必要手段。另外，電池的保護還包括過壓、欠壓、過溫、過流等的保護。簡單來說，當實際參數高于或低于某約定值時，系統将自動做出判斷，并采取斷開、預充等方式保護電池安全。
在人身安全方面，BMS通過高壓控制的手段來保護。電池高壓可達300-500V，遠超人體安全電壓36V，風險隐患極大，必須做好高壓控制，最常見的就是繼電器、高壓互鎖、絕緣防護。周全的高壓防護控制，可有效保護司機、乘客和維護人員的人身安全。
如何了解電池的安全等級
國内的很多電池企業采用的是國際通用的ISO 26262評估标準。而ISO 26262标準又根據安全風險程度，劃分由A到D的安全需求等級（Automotive Safety Integrity Level ，ASIL），其中D級為最高等級，需要最苛刻的安全需求。等級越高，對系統的安全性要求越高，為實作安全付出的代價越高，意味着硬體的診斷覆寫率越高，開發流程越嚴格，相應的開發成本增加、開發周期延長，技術要求越嚴格。
ASILD等級，失效率為10^-8/h，意味着1輛車假定每天運作4小時, 需要運作7萬年才出現1次由BMS導緻的功能性故障。而如此低機率的失效率，可媲美飛機運作時的要求。通常來說，汽車行業對零部件的要求是B或C等級。
車規級BMS晶片主要依賴進口
BMS中主要用到的晶片有AFE、MCU、ADC、數字隔離器等。能提供車規級BMS晶片完整解決方案的供應商主要有ADI（AFE産品主要來自收購MAXIM、Linear的産品線）、TI、英飛淩、NXP、瑞薩（AFE産品主要來自收購Intersil的産品線）、ST和安森美等企業。
其中，BMS AFE晶片（模拟前端晶片）負責采集電池電壓後通過模數轉換器（ADC）轉換為 數字值，并送入MCU進行計算荷電狀态。
在車規級MCU方面，據不完全統計，近年來，包括傑發科技、全志科技、兆易創新、芯旺微、賽騰微、小華半導體、Chipways、芯海科技、雲途半導體、芯旺微電子等國内廠商均有晶片産品已經陸續通過車規級AEC-Q100認證。
而在BMS AFE 晶片方面，該晶片技術難度最高、附加價值也最高，國内涉及該産品的廠商較少。從公開資料來看，比亞迪半導體曾推出過一款滿足AEC-Q100标準的車規級AFE晶片；Chipways的車規級BMS AFE(滿足ASIL-C等級)晶片也已經成功量産。
此外，矽力傑已經有BMS AFE晶片産品，但主要應用于工業領域，芯海科技、賽微微、華泰半導體也曾表示将研發多節BMS晶片。
2021年BMS配套量超300萬套，其中前十BMS企業占據了74%的市場佔有率。
來源：NE時代
業内人士指出，車規級BMS AFE晶片産品僅驗證周期就将達到1.5至2年，從産品定義到成型至少需要4年，針對苛刻的汽車應用環境，除了可靠性需要滿足 AEC Q100 Grade1 品質标準外，ISO 26262汽車安全完整性等級ASIL-D級認證，或将成為制約國産晶片廠商發力BMS晶片的攔路虎。
為什麼“鎖電”，車企說的不算？
去年一年，新能源汽車發生了多起自燃、爆炸事故，僅在2021年12月，某國産品牌汽車就接連發生3起自燃事故。國内某車企研發工程師表示，快充盡管充電速度快，但動力電池内電芯并無法保證完全一緻，大電流快充會導緻電芯電壓不一緻，進而影響整個電池包的放電能力；此外，部分電芯充滿，部分電芯未充滿的情況下，BMS系統可能會判斷電池包未充滿，進而繼續充電，導緻部分電芯出現過充。早前，曾有部分車企産品因為電池過充而出現自燃事故。為了解決這種問題，部分車企會在動力電池行将充滿時采用小電流充電，使得電芯電壓盡可能保持一緻，所帶來的的問題便是充電時間增長，使用者體驗變差。而“鎖電”可以在保證較快充電速度的同時，通過限制充電電量，減少過充的情況。過充過放可能會導緻動力電池“析锂”，産生的“枝晶”可能會刺破隔膜導緻正負極短路，引發熱失控和自燃。“鎖電”的目的就是為了防止這種情況的出現，但有些相關的OTA更新或線下更新，車企并沒有明确告知車主鎖電所帶來的影響和效果，監管部門應該推出相關規定，要求車企明确告知車主更新内容和帶來的影響。
“鎖電”這事兒已經不是某車企的偶然行為，已經快成為行業現象了。一位曾就職于某大型車企的技術專家說，“鎖電”不是車企說了算的，決策依據更多還是來自于電池供應商。“鎖電”比例，也是電池供應商根據使用時間和累計狀态達到一定的狀态，來設定的一個保護門檻。“鎖電”首要考慮的因素就是起火機率。換言之，“鎖電”是為了降低電池在固定使用期限後的起火機率。
相關技術專家指出，考慮到化學電池的反應特性，SOC估值需要留出緩沖區間，以確定電池時刻工作在安全區域。是以，對實際使用場景來說，每輛車都有一個真正能用的電量範圍，比如可以設定成5%-95%，釋放88%或者90%的電量。
以歐洲的車企為例子，一般都會給出兩個資料，直接把使用區間做了辨別，比如寶馬i3最早期的版本，可用能量和總能量的比值介于82%至90%之間。
而在美國，車企則是通過設定最高電圧或者最高SOC來緩解安全問題，或者是在BMS裡設定最高的SOC，要麼就是在中控屏系統設定推薦的SOC範圍。
據知情人透漏，“鎖電”并不是車企說了算，至于其中的責任，那就是車企和電池供應商都有責任。”不過至于如何界定雙方責任，以及使用年限和狀态如何影響“鎖電”比例，對方以涉及保密協定為由，未能告知。近年來，新能源汽車自燃事故頻發，車企限制充電速率和充電量，可能與汽車自燃有關，但這一點未能得到車企證明，隻是猜測。
“鎖電”争議引發更深層次的讨論是，OTA給智能汽車車主帶來越來越多智能體驗的同時，如何保障車主的知情權和選擇權，以及車企和供應商能否通過OTA侵害車主對電池的所有權。
2020年11月25日，國家市場監管總局辦公廳了釋出《關于進一步加強汽車遠端更新（OTA）技術召回監管的通知》（以下簡稱通知），規範了OTA技術的應用。《通知》中有提到，消費者、零部件生産者、軟體與系統或資料服務商等獲知生産者采用OTA方式隐瞞車輛缺陷、規避召回責任的，可以直接向市場監管總局品質發展局報告。《通知》還提到，市場監管總局品質發展局将組織相關機關加強汽車OTA安全監管技術研究，探索建立OTA監管資料平台，組織開展OTA安全技術評估，并加強相關的召回監督工作。
“鎖電”隻能治标不能治本。為了解決汽車自燃的問題，我們應該從根本上加強對電池材料、制造技術和加熱處理的研究，以提高電池系統的品質。車主還應及時維護，必要時更換電池，充電前觀察汽車狀況，避免長時間暴露在陽光下。汽車安全需要汽車公司和車主的共同努力，以考慮汽車的性能和安全。業内人士表示。
來源：新浪科技、搜狐汽車、集微網、NE時代等網絡内容綜合