純電気自働車の急速な普及に伴い、働力電池は自働車の「新ビッグ3」としてますます地位を高めている。それと同時に、バッテリーマネジメントシステム(BMS)の発展も、より豊かな意味を持っています。

リチウム電池の進化に伴いました

バッテリーマネジメントシステムは、自動車に限らず、リチウムイオン電池があれば応用の余地があり、携帯電話やパソコン、ドローンなどの電子機器にも搭載されています。

BMSの自動車への応用は、リチウムイオン電池の応用とともに生まれました。北京航空航天大学交通科学と工程学院の楊世春院長は、「BMSの原型はリチウムイオン電池の保護板です。純電気自働車の急速な発展に伴い、単純な保護板では電池状態の監視と性能管理の復雑な要求を満たすことが難しくなり、BMSが誕生しました。BMSは、リチウムバッテリー保護板に通信、バランス管理、バッテリー残容量(SOC)推定、電力状態(SOP)推定、健康状態(SOH)推定などの機能を追加しました」

BMSの自動車業界への最初の進出は、1991年にアメリカエネルギー省が自動車メーカー3社(gm、フォード、クライスラー)と共同でアドバンスト・バッテリー・コンソーシアム(USABC)を設立したことが始まりです。その後、多くの自動車メーカーがBMS技術を重点的に研究し始めました。例えば、日本の青森研究所、トヨタなどです。中国は1992年に電気自動車の開発・発展を「85年」重点科学技術攻略プロジェクトに入れましたが、発展中に直面した実際の問題により、国家「15年」計画で電気自動車の発展路線が明確に確定しました。2001年になってようやく大規模で組織的な電気自動車技術の研究が始まり、バッテリーマネジメントシステムの研究も重視されるようになりました。

テスラのバッテリーシステムエンジニアの劉尋氏によると、BMSが自動車業界でますます注目されているのは以下のいくつかの理由からだ。まず、BMSはバッテリーの安全性を正確に検査するというニーズを満たすことができる。第二に、BMSはバッテリー寿命を延ばすことができます。また、バッテリーを正確にチェックすることで、バッテリー残量を活用して走行距離を伸ばすことができます。消費者にとって、BMSは車両の性能や安全性の向上に役立ちます。これらの点で、BMSは自動車業界で「旬な男」となりました。

BMS市場が大きく変わりました

現在、BMSはわが国でも急速に発展しています。2020年から2022年にかけて、新エネルギー車は急速に普及し、BMSの搭載台数は爆発的に増加し、年間の搭載台数は500万台を超えました。中国商報のデータによると、2022年の自動車規格のBMS市場規模は138億元に達し、現在では新エネルギー車1台に最低1セットのBMSを装着しなければなりません。

激しい市場競争の中で、BMS分野もシャッフルされました。2020年のBMS関連企業は110社でしたが、2022年には83社に減り、そのうち上位10社のBMS関連企業のシェアは81.2%にまで上昇し、トップ企業の集積度が著しく高まっています。

部品メーカーが独自開発を重視するようになり、BMSの国産化が急流に乗っています。劉尋さんによると、BMS自体のハードウェアにはあまり技術的な障壁はなく、主にソフトウェアの反復で、熱管理システムの戦略、SOCの推定の正確性などが含まれている。これは製品の設計と開発に新たな要求を出しています。

現在、中国のBMS業界の参加企業は大きく3つのタイプに分かれています:電池メーカー、自働車完成車企業、専門の第三者BMS企業。近年、自働車メーカーとバッテリーメーカーは自主研究開発や協力開発の形で業務を展開しています。比亜迪、寧徳時代、国は高科、中国航空リチウム電気などの国内の働力電池のリーダー企業はBMS+PACKモードのレイアウトを採用しています。

BMSの主要メーカーには、弗迪電池、テスラ、寧徳時代、比亜迪、華霆力力、聯合電子、東軟叡馳、億能電子、力高技術、均勝電子、普瑞均勝、上海捷能、長安汽車、北汽新エネルギー、科列技術、国軒高科などがあります。バッテリーマネジメントシステム業界3社のバッテリー搭載量シェアを見ると、完成車メーカーのBMS搭載量が全体の約21%、バッテリーメーカーのBMS搭載量が約46%、専業BMSメーカーが約33%を占めています。全体としては電池メーカーが国内バッテリーマネジメントシステム業界の主要なシェアを占めています。

ここ数年、BMS関連企業の市場構造には明らかな変化がありました。均勝電子新エネルギー研究院院長、普瑞均勝副総裁の姜ザオ氏は過去数年間のトップ企業の状況を総括しました。「2020年には、上位10社の関連企業のうち7社が第3者のBMS企業です。2022年にはサードパーティのBMS企業は3社になり、完成車を背景にしたBMS企業が5社、バッテリーを背景にした企業が2社になりますが、そのうちの3社のうちの1社です」完成車企業やバッテリーの背景を持つBMS企業に対して、サードパーティBMS企業の顧客資源は相対的に弱いが、サードパーティBMS企業は研究開発資源がより集中し、技術を着実に開発し、サービス経験がより豊富であるため、サードパーティBMS企業は激しいBMS市場競争の中で優位性を発揮し、市場シェアを先取りする実力と机会があります。均勝電子は研究開発の蓄積と蓄積によって、BMS技術と顧客資源において独特の優位性を形成しているため、トップ10企業の仲間入りを維持することができます。

現在、BMS業界はトップ企業が集中して優位に立っていますが、新規参入者が相次ぎ、今後数年で業界競争がますます激しくなると予想されます。特に中国市場です。

ソフトウェア技術が性能の差を左右し

現在BMSは依然として純電気自動車の核心技術の一つであり、各完成車企業、部品サプライヤー、科学研究機関などは研究開発の力を引き続き高めています。未来の電気自動車の競争の中で、性能が信頼できて、価格の安いバッテリーマネジメントシステムを持って、電気自動車の核心競争力になります。

姜ザオ氏によると、BMSはアーキテクチャ設計上、主に制御モジュールとサンプルモジュールを含んでおり、BMSの異なる機能モジュール間のトポロジーによって、BMSは集中式と分散式の2つのカテゴリーに分けることができます。集中型BMSは一体型BMSとも呼ばれ、BMS主制御モジュール、コアサンプルモジュールのすべてを1つのコントローラ内に集中して、全体の通信プロセスはPCB回路基板の内部に集中して、このアーキテクチャのBMS設計上、スペースとコストを節約することができ、一般的にはコアが少なく、モジュールが小さい電池システム、たとえば48Vハイブリッドシステムに適用されます。分散型BMSは、BMSの機能に応じて、コントローラのメインボードと復数のコントローラのスレーブボードに分けられています。このようなアーキテクチャのBMSは、ワイヤーハーネスと空間配置を柔軟に行うことができます。通常、より多くのコア数、大容量のバッテリーシステムに適しています。

分散型BMSでは、マスタ−スレーブボード間のトポロジー接続方式によって、星型接続、バス接続、キクチェーン接続にさらに分けることができる。新エネルギー自働車の軽量化、低コスト、インテリジェント化の発展傾向とますます高い安全要求に伴い、BMS技術の発展もクラウド型BMS、無線BMSなどのように多くのブランチの形が現れ始めている。

楊世春さんによると、現在BMSシステムの中で、CANバスは最も広範な通信方式を使用しているが、コスト制御圧力がますます大きくなるにつれて、多くのメーカーは菊花チェーン方式に転換している。既存の主流のBMSアーキテクチャでは、CANバスでも菊花チェーン通信でも、バッテリーのサンプリングチップを物理的なワイヤビームでつなぎ、データはワイヤビームリンクで伝送されます。このような有線伝送では、冗長性の問題、重量やコストの増加、信頼性の低下などの問題があり、無線BMSが将来のトレンドになる可能性があります。

BMS技術のトレンドについてはまだはっきりした結論は出ていませんが、電気自動車の急速な発展の中で、車種ごとのプロジェクトごとにBMSを再開発することは不可能であり、時間的にも人的にも資源的にも無駄が生じることは確かです。プラットフォーム化し、モジュール化して、戦略に合わせた汎用化されたBMSを開発することが、将来の企業の製品競争力を高めるための最も効果的な手段になることは間違いありません。

劉氏によると、BMSの技術の鍵はソフトウェアとチップにあり、ソフトウェア上の制御論理とモデル化は企業競争の最も重要な要素です。

「BMSは作るのは難しく、作るのは難しい。SOCの精度を高め、BMSのバランス作業能力をさらに高めることができるかが次の課題です」劉尋さんによると、BMSの研究開発の難しさは主にソフトウェア制御ロジックとモデル化に集中しています。当面のBMS市場規模は依然として非常に大きく、リチウムイオン電池は新エネルギー自働車の主流選択となっており、これはBMSが全新エネルギー自働車市場をカバーすることを意味し、BMSの重要度はますます高くなる。

特別声明:営利ではなく、より多くの情報を伝えるための参考のために、他のウェブサイトのコンテンツを転載します。著作権は著作権者に帰属します。もし侵害があるならば、連絡して削除します。