不管是电动汽车,还是电瓶车,三轮车,前些年电池自燃的事件不绝于新闻,网上随便搜这样的事故一大堆。
以前我家老小区隔壁楼就有人因为在自私拉接线板给电瓶车充电,结果过充自燃了,幸好发现及时没有酿成大祸。
电池自燃原因有很多,基本就是内部短路,外部短路,或者因为外力导致结构损坏引起燃烧,甚至爆炸。
短路这个也很简单,过度充放引起电流剧烈变化,电流过大的时候温度急剧升高,俗称热失控,不管是磷酸铁锂还是三元,当电池包因为高温膨胀破裂后活泼碱金属锂与氧一接触就直接完蛋,这种基本道理大家都懂。
所以要避免电池自燃,就得在电池管理系统BMS这个上面下功夫,在发生电压,电流不正常的情况的时候系统会及时断电,避免悲剧的发生。
早在2017年,国标《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》(GB/T 34131-2017)已完成修订,2023版国标《电力储能用电池管理系统》(GB/T 34131-2023)在今年3月17日已正式对外发布,将于今年10月1日正式实施。
2023年3月17日《电力储能用电池管理系统》的“新国标”正式对外发布,新国标相比旧国标在技术方面的要求上更加严格,将于今年10月1日起全方面实施。同时,欧洲议会通过了一项关于《新电池法》的协议,包括中国电池企业在内的电池制造商若要在欧洲市场销售电池,将受到更严格的环境和尽职调查要求,旨在完善和全面改革电池和废电池管理。
BMS,也就是电池管理系统,它是实现储能电池“可视化”和“可控化”的核心设备,具备对储能电池进行数据采集、保护报警、控制、状态估算等功能,以此来实现储能系统的安全高效运行。
新国标规定了BMS工作环境、技术方面的要求、试验方法、检验规则等内容,内容变化较大,内涵更丰富,将对BMS设备制造、工程设计、检验测试、运行维护带来重大变革。
首先是数据采集,由于BMS基于电流、电压和温度等基础数据实现保护、控制、状态估算及均衡等功能,因此,降低采样误差并设置合理的采样周期是重中之重。
相对于旧国标,新国标对电流、电压、温度的采集误差和采样周期进行了“精细化”和“科学化”的规定。
新国标基于采样传感器的技术水平、数据传输管理及综合成本等因素,针对电压、电流和温度的不同区间提出“差异化”采样误差的要求。对于采样周期,不管是电压、电压和温度的采集频次均大幅度提高,提高储能电池的控制颗粒度,满足储能系统的快速保护动作,但同时也对BMS和EMS系统的数据处理和存储能力提出更高的要求。
说人话,BMS系统里,采样传感器芯片要求大幅度提高!这误差精度和采样频率的要求摆在这里,高技术门槛直接淘汰了一批小公司。
也就是说以后在这个行业不管你要做国内生意还是欧盟生意,都得按新国标来,特别是BMS系统里的对芯片的要求大大提高。
BMS电池管理系统里要具备很多功能,如监测、计算、控制、均衡,为满足这些功能,系统里就要集成多个功能芯片,包括采样芯片、电量计、保护芯片、充电管理芯片、均衡芯片与认证芯片,而且这些芯片要互相之间可以通信。
其中采样芯片主要负责监控电压电流,收集电池实时数据,电量计主要负责处理与计算数据,而保护芯片、充电管理芯片等将根据处理结果实施对电池的相关控制如充、放电周期调整、电路断开与恢复等。
显然新国标实施后,对于采样芯片提出很高的要求,毕竟精度,频率被大幅度的提升了,而这就是AFE芯片的要干的活。
AFE叫模拟前端芯片,是传感器电路的基本系统构建块,其目的是处理信号源给出的模拟信号,对其进行数字化及分析处理。
AFE模拟前端基本功能有信号放大、滤波、接收ADC、频率变换、邻频处理、电平调整与控制等。以前AFE模拟前端在通讯、汽车、医疗、智能仪表、消费电子等领域应用广泛,近年来,随着下游产业升级特别是电池行业的爆发,模拟前端市场逐渐在BMS领域向着小型化、高集成化、多通道方向升级。
AFE主要负责监测与采集各个电芯状态,支持BMS的计算。AFE主流参数为监测通道数量,即可以监测的串联电芯数量。一个电池包通常由多个电芯串、并联组成,其中总电压与单体电芯电压决定了串联的电芯数量(而并联的电芯主要是为了在电压不变的情况下扩大电池容量),AFE需要在每一个串联节点监测电芯电压等参数,而且新国标提升了对电池采样精度,误差和频率的要求,高端AFE一定更吃香。
以此前400V汽车平台为例,400V系统电动汽车电池电压一般在 360V 左右,为达到相应电压等级, 需要约120只电芯串联。如此大量的电芯串联,对电芯之间的电量一致性提出了更加高的要求,因此就需要采取电池监测芯片对每一个电芯进行电压、电流检测。 假如120只电芯串联(电芯并联的数量取决于电池容量),采用常见的 12- 16S AFE 芯片,则需要约 8-10 只 AFE 芯片。
根据电路原理,功率P=电压U×电流I,在相同功率下,电压越大,电流越小,相应地电流在传导过程中产生的热损耗也越小。因此,目前主流车企均布局高压平台。电压升高而电流减小,在高频情况下传统的IGBT器件在功耗上不再具有优势,SiC MOSFET器件也因此成为了高压平台的主流。而常见的SiC MOSFET器件击穿电压一般为1200V,考虑安全余量,800V成为了车企高压平台电压的主流选择,AFE芯片的需求与电压基本成正比,因此平台电压从400V升高到 800V 将带动 AFE 需求翻倍成长。
以前我在4年前长文《蓝星第一的制胜钥匙》预言过,中国能源自主的终极方案是新能源(光伏/风电)+特高压+储能。
因为光伏和风电是不稳定的电,直接上网会对整个电网造成重大冲击,严重会使得电网崩溃,因此就需要储能系统来平缓出力,俗称调峰和调频。
调峰就是白天多余电的存起来晚上用,特别是光伏它晚上是不发电的,所以依照国家要求光伏储能必须配2-4小时的储能,调频是配合电网负载平抑短期内波动。
因此调峰储能系统多见于发电侧和用户侧,用户侧储能就是赚的是峰谷电差价,晚上便宜的电存起来第二天白天用。
现在电网平衡工作其实就是由火电厂来干,这等于变相增加了火电厂的成本,这让火电厂苦不堪言,凭什么别人的锅要我来背?
储能方案有很多,比如抽水蓄能,化学能储能,熔盐储能,压缩空气,飞轮储能,氢能储能等等。
抽水蓄能效果最好,但是受地形影响太大,总不见得在西北戈壁滩风电旁边搞个水库吧,而且投入资金体量太大,光伏风电企业是真没办法自己搞这个。
熔盐储能是原来光热发电的延伸,原理是白天把二元盐类(钠硝酸盐+硝酸钾)加热,等晚上慢慢烧水用空气涡轮发电机发电慢慢释放电力,好处是符合西北光大光伏风电实际环境,投资不大,有一定的效益,缺点是效率太低,整一个完整的过程是富余电能加热二元盐——二元盐释放热量烧水——高温度高压力水蒸气带动发电机发电,这过程中太多能量被浪费了。
氢能储能和熔盐的逻辑类似,只不是换成了电解水制氢,如果氢不是直接用的话,再氢能发电一样有效率太低,太浪费的问题。
飞轮储能不同于前面三种,原理也很简单,在一个真空环境下带动,先用电动机带动一个大铁陀非常快速地旋转,要用电的时候,开关一切换,变成大铁陀带动发电机发电,转换过程非常快,而且短期内电机出力惊人,算是动能储能的一种,属于把安倍定律和法拉第定律玩的起飞的方案。
飞轮好处很明显,投资不大,装置简单,效率高,常规使用的寿命极长,维护成本也非常低,瞬间功率爆发极强,具有单次放电成本极低,使用周期长,瞬间功率强的特点,缺点是没法长期储能,而且能储能的电量也比较有限。
因此飞轮多部署在电网侧,利用它的瞬发性给电网调频,瞬间高出力平抑电网的尖峰和尖谷,现在有不少火电厂用这个方案,搞一套飞轮装置来把背在身上的锅抬一抬,毕竟用飞轮调节出力,要比火电机组简单有效还低成本。
对了,中国“胡渐渐”号航母上的电弹方案,也是飞轮储能方案的实际应用的一种,利用飞轮的瞬间高出力配合先进的电控系统(马明伟院士的杰作),把几十吨的战斗机弹出去,而且方便快捷安全还成本低,和灯塔国的蒸气弹射一比,妥妥的降维打击,灯塔国的航母战斗机出动频繁了,蒸气弹射弹多了会导致航母自身动力下降,类似身体被富婆掏空了。
早提早退役,晚提核动力,电弹五代机,出海能装逼!期待我浙江号航母早日下水组个浙江舰队!
敲黑板,国家规定锂电池储能只能是磷酸铁锂,不准用三元,谁他妈再跟我提三元储能,我40米大刀毫不犹豫砍下去。
锂电池好处不多说了,产业规模大,放电效率高,而且储能时间可长可短,也能瞬间放电,缺点是电池贵。现在还好,去年的锂电价格真的是吓死个人,而且电池都有循环寿命磷酸铁锂的寿命多在几千次,而且不同于汽车的是,储能侧的多次充放电比汽车频繁多,估计用不了三年电池就废了,要换又是成本,要便宜也可以找梯次电池,但是现在能找到的梯次电池还是太少,等以后汽车电池集中报废可能还能再试试。
对了这里插几句,网上傻X太多,什么电动汽车电池报废对环境造成污染,素不知现在车企都玩“如何榨干电动车全生命周期的价值”。
有车企已经开发出这样的套路,你买一辆新汽车开几年想换车,原车厂保底回购,然后拿去当网约车,再开几年,开到网约车都撑不下去,汽车拆解,能用的全回收,电池拿去当储能梯度电池,等储能的利用价值被榨干了,再把电池拆解,锂电池的什么隔膜,正负极之类的90%的都能回收,然后送到电池厂,再做成新电池卖。
榨的干干净净,真的是比我口袋都干净,至少中国市值最高街——滨江物联网街那家就是这么干的,佩服佩服。
现在还有人提出用钠电池做储能,虽然钠点的循环次数比铁锂更少,但是只要足够便宜不失为一种可行的方案。
现在钠电不太成熟(普鲁士蓝白技术路线基本死不用看了,层状金属氧化物路线还能看看),成本还有点高,但是毕竟是钠这东西实在太丰富了,大规模开发后成本也能做到足够低,以后成本一定会低到令人发指的状态,商业环境下抛开成本谈性能就是耍流氓,寿命到就换呗,你用餐巾纸的时候你会想抽一张还是两张的成本吗?
毕竟当瑞幸咖啡便宜到只有星巴克几分之一的价格的时候,你还在意它是咖啡还是一杯刷锅糖水???
有咖啡味就差不多了,还要啥自行车哦。(咔嚓:册那,老子请你喝M.Stand咖啡,就点一杯柠檬汽水??????晶媛:老板,好像是我付的钱。)
既然是电池,那么不用多说,BMS芯片你一颗都别想少,而且新国标下,你就必须用更高端的AFE芯片来满足国家标准,要求摆着呢。
第三是一些消费领域的长尾市场,这块AFE受益,但是远不如前2点的故事好听。
特别是第二的储能市场明显故事更大更好,储能市场未来都他妈已经拍到万亿级市场空间了。AFE作为电化学储能的必备芯片,理应一直有比较高速的增长,空间巨大,此外储能行业的芯片导入难度远远小于车规芯片,车规芯片要求实在是太变态,蛋糕就那摆着,有本事就去抢一块。
以下这几段是我抄的,我真的不知道该如何算,问了很多搞模拟的大佬都说看好,但是他们自己也说不清楚。
根据WSTS数据,2022年全球BMIC市场规模约为114.7亿美元。受益于下游各应用市场加快速度进行发展,BMIC市场规模有望持续增长,其中2022年全球新能源汽车及储能领域的BMS AFE市场总规模达81亿元,2027年有望达320亿元,2022E-2027E CAGR有望达31.6%。
根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年中国模拟前端(AFE)行业市场行情监测及未来发展前途研究报告》显示,AFE全球模拟前端市场保持较快增速增长,2021年,全球模拟前端市场规模达到6.5亿美元,2017-2021年均复合增长率约为16.3%。模拟前端市场发展势头强劲,预计2027年,全球模拟前端市场将进一步增长至25.6亿美元。
对于400V系统新能源车,假设需要8颗AFE芯片和1颗隔离通讯芯片。 对于800V 系统新能源车,假设需要16颗AFE芯片和1颗隔离通讯芯片。 22/23/24/25/26 年全球新能源车销量分别为 1200/1500/1900/2240/2500万辆。 监测芯片单价约 5 美元,通讯芯片单价约 0.5 美元。
2021年全球储能 BMIC 市场规模约0.45 亿美元,预计到2026年储能 BMIC 市场规模将达到 6.91 亿美元,2021-2026 年 CAGR=72.34%。此处假设 2026 年全球储能池装机规模达到450GWh, 但从储能电池端产能规划来看,全球储能BMIC市场的潜在规模可能更大。根据高工锂电数据,2022Q1 国内宣布扩产的储能电池项目总规模即达到 166GWh,未来储能市场 BMIC 需求量有望超出测算的范围,具有潜在的弹性空间。
因此根据几家预测机构给的预测数据结合真实的情况,AFE到2027年左右合理的市场规模应该是一个150-300亿元之间的空间。再考虑到中国是全世界最大的动力电池,电动汽车,新能源,储能产业链的龙头地位,我估计60%-70%的AFE都会被中国使用,因此对于中国的模拟IC公司而言,至少是一个百亿级别的广阔空间。
现在Ti 有超过500种料号,特别是和特斯拉深度绑定,BQ76PL5363在特斯拉上大量使用,(炒货的可以囤了)。
ADI,主要是收购Linear和Maxim,巩固在BMS领域的地位,目前有超过200种料号。
中颖电子一直在BMS领域发力,SH367309是MCU+AFE架构,内部集成电压、电流、温度采集模块,结合软件算法,实现锂电池的高精度电流、电压、温度采集,通过TWI总线为主机提供剩余电量等信息,提升充电效率,满足终端快充的需求。
杰华特作为洒家最看好的模拟领域最具潜力的公司,也有JW3376系列,目前进入了部分储能,消费电子,以及低速车领域。
在储能领域,各位懂的都懂,杭州有家公司做储能方案全国数一数二,想投根本投不进去。
芯海科技的模拟前端一直在消费端发力,包括CS1253,CS1259,CS1251等系列,就看能不能进储能市场了。
其他还有杭州模拟双子星的另外一家,矽力杰,矽力杰的SY68940也是国内主流。
总之包括圣邦,纳芯,思瑞浦,必易微、赛微微电,晶华微,新塘,比亚迪微电子等等国内玩家还真不少,建议各位都去调研一下这个行业,说不定下一个牛股在向你招手。
电池管理的新国标十月一日正式实施,对BMS要求更加严苛,利好高端AFE芯片,淘汰没啥技术的小公司,利好技术雄厚的大公司,正宗下一个模拟风口。
目前国外大厂垄断,国内玩家小打小闹,但是突破了就是0到1,故事可以讲很大,毕竟全球最大市场在国内。
反正这故事二级能炒,2个月后来挖坟,看看这次我预测准不准,是我继续化身神诸葛,观天象知天下大事,还是牛皮吹破倒立洗头。
就是这个剧,火,不是因为它拍的好,是因为没上映就被骂到停播,号称“芯片界抗日神剧”。
我7月4号,就在朋友圈骂过了,肯定是脑残爱情剧碰瓷芯片。果然从目前流出的片段来看,妥妥的神剧,从导演到编剧就纯纯的科学白痴,现在骂的人太多,我都懒的骂了。
我只想说,有没有一种可能,我是中国芯片界写作能力最强,最懂技术,各种故事知道最多的人(实在不知道就找知道的当事人,出来喝顿同山烧培养感情),懂技术的人没我会表达和写作,能编能写的人不懂半导体技术细节,只有我结合最完美的,因此最好的剧本就在我脑子里,再有人要拍芯片职场题材的剧,可以找我。
以前设立的人生目标是退休攒够钱,自己投资拍一本高质量的中国芯片职场剧,现在来看有人愿意干,我现在就可以一起干。