數(shù)據(jù)顯示,2023年BDU市場(chǎng)規(guī)模近24億美元,預(yù)計(jì)未來(lái)7年年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)20%,到2030年達(dá)到100億美元。亞太地區(qū)作為最大的市場(chǎng),占有大約69%份額,中國(guó)作為亞太最大的新能源乘用車(chē)市場(chǎng),占據(jù)BDU市場(chǎng)主要份額。
作為電池包重要部件,隨著中國(guó)市場(chǎng)乘用車(chē)往高壓化趨勢(shì)演化,以及動(dòng)力電池走向高度集成化、極致降本、高安全等,整車(chē)廠對(duì)于BDU部件的需求也有了新的變化。
NE時(shí)代研究發(fā)現(xiàn),相關(guān)企業(yè)開(kāi)始將BDU與其它部件集成、單獨(dú)液冷,并且進(jìn)行模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),更加注重安全化,在800V趨勢(shì)下,對(duì)BDU電壓、功率、電流等級(jí),以及電氣工況復(fù)雜程度等指標(biāo)有了更高的要求。
目前在供應(yīng)市場(chǎng)上,車(chē)企、電池企業(yè)、第三方供應(yīng)商均參與其中,但第三方供應(yīng)商市場(chǎng)集中度較高。
01.
BDU各部件及成本構(gòu)成
車(chē)載BDU(Battery Disconnect Unit),即電池包斷開(kāi)單元,集成在電池包內(nèi),與電池連接,防止過(guò)電流、短路、過(guò)壓等故障,確保電池安全。
BDU包含繼電器、熔斷器、預(yù)充電阻、電流傳感器等元器件,繼電器的主要作用是打開(kāi)/切斷電池包主路直流電流,預(yù)充繼電器可以保護(hù)高壓電路免受系統(tǒng)上電時(shí)的瞬時(shí)大電流沖擊,電流傳感器則是用來(lái)測(cè)量和計(jì)算電池包容量,熔斷器主要是在過(guò)電流時(shí)通過(guò)熔斷切斷電路進(jìn)行保護(hù)。此外,BDU采用塑料殼體作為結(jié)構(gòu)支撐,以銅排作為大電流的通載媒介,電纜或PCB作為小電流和通訊控制信號(hào)的通載媒介。
BDU系統(tǒng)總成中,主BDU主要負(fù)責(zé)電池系統(tǒng)的整體管理與控制,包括充放電、電池安全保護(hù)、電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)等,副BDU負(fù)責(zé)電池系統(tǒng)的輔助管理與控制,提高系統(tǒng)可靠性,通常用于電池組較大的新能源汽車(chē),充電BDU則專(zhuān)門(mén)用于電池充電過(guò)程的管理和控制,提高充電效率和安全性。
BDU部件構(gòu)成中,主繼電器、電流傳感器、熔斷器/保險(xiǎn)絲、高低壓連接器等主要部件成本占比在70%-80%左右,其余busbar、外殼、電阻、密封圈等其余部件成本在20%-30%左右。
02.
BDU與PDU區(qū)別
BDU和PDU均為新能源汽車(chē)中的高壓配電部件,但BDU主要用于電池系統(tǒng)的管理和控制,而PDU則主要負(fù)責(zé)動(dòng)力電池的輸出電壓的分配,為整車(chē)高壓電器供電。
03.
技術(shù)趨勢(shì)
由于動(dòng)力電池系統(tǒng)整體往高集成、低成本、高性能的趨勢(shì)發(fā)展,作為其組成部分的BDU也緊隨其后。BDU整體的趨勢(shì)是功能簡(jiǎn)化,在保證基本配置的前提下,江其他回路往PDU里集成,給電芯爭(zhēng)取更多的空間。與此同時(shí),伴隨著800V方案得到應(yīng)用,對(duì)BDU部件性能也提出了新要求。
武漢嘉晨汽車(chē)技術(shù)有限公司高壓安全系統(tǒng)技術(shù)路線
(1)集成、降本
關(guān)于集成化,在蔚來(lái)的電氣化方案中,將BDU與BMU、高壓連接器、熱失控傳感器、DCDC等部件集成;還有方案將BDU和PDU,與OBC、DC-DC、BMS集成為高壓能源管理系統(tǒng),整合進(jìn)PACK中,幫助簡(jiǎn)化整車(chē)布置和EMC測(cè)試工作;與此同時(shí),由于BDU本身集成了繼電器、熔斷器、電流傳感器這些器件,部分集成化方案中將部分部件的塑料件共用。
集成化方向上,還有一個(gè)比較明顯的趨勢(shì)是,BDU總成中,工作特性相近的部件傾向于共用接觸器,功率相近的部件最大程度上共用保險(xiǎn)絲,BDU與其它可共用的部件的塑料件共用。
此外,電池包從最初的線束采樣,發(fā)展為PCB、FPC、FFC采樣,在BDU集成方案中也是一個(gè)大的方向,線束直接被替代,這對(duì)于簡(jiǎn)化BDU設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
BDU設(shè)計(jì)中,為了防止繼電器燒壞,有一種設(shè)計(jì)是推出智能保險(xiǎn)絲,或者將保險(xiǎn)絲和繼電器合二為一。
無(wú)論是集成方案帶來(lái)的電氣接口數(shù)量、線束還是塑料件及其他部件的的減少,對(duì)于整車(chē)輕量化和降本以及空間最大化利用來(lái)說(shuō),都是不錯(cuò)的方向。
(2)安全
還有一個(gè)明顯趨勢(shì)是,有關(guān)安全的設(shè)計(jì)更加嚴(yán)格,PACK廠或者整車(chē)企業(yè)在BDU設(shè)計(jì)上,更加注重安全。為了避免保險(xiǎn)絲的檢修和更換影響Pack內(nèi)部結(jié)構(gòu)防護(hù)等級(jí),部分方案中將BDU的保險(xiǎn)絲盒與動(dòng)力電池系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)隔離。動(dòng)力電池有正極負(fù)極回路,負(fù)極不可直接車(chē)身接地,所以會(huì)設(shè)置高壓互鎖回路。
整車(chē)安全層面,新國(guó)標(biāo)要求碰撞結(jié)束后車(chē)輛必須下高壓,但是傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲碰撞后不能立即下高壓,智能保險(xiǎn)絲可以在將整個(gè)高壓回路斷開(kāi)。
此外,由于整車(chē)高壓化趨勢(shì)明顯,BDU連接的高壓部件相應(yīng)增加,散熱也相應(yīng)成為一個(gè)重點(diǎn),目前的方案有兩種,要么BDU單獨(dú)配液冷板,要么與整包共用。
(3)小型化
PACK有一個(gè)重要方向是空間利用的最大化,從CTM、CTP到CTC,留給斷路單元的空間越來(lái)越小,這就意味著B(niǎo)DU總成中各部件的小型化、共用化、集成化程度也相應(yīng)要求更高。伴隨著小型化產(chǎn)生的有關(guān)發(fā)熱、零部件強(qiáng)度、殼體輕量化和扛EMC干擾能力也面臨相應(yīng)挑戰(zhàn)。
(4)可維修、替換的便捷化
鑒于行業(yè)推CTC、CTB方案,電池包作為一個(gè)部件,與整車(chē)的融合程度將越來(lái)越高,承擔(dān)的角色也越來(lái)越多。此外,伴隨著換電模式的應(yīng)用,電池包也經(jīng)常被換來(lái)?yè)Q去,勢(shì)必會(huì)新增一些損耗。同樣,電池包內(nèi)部器件也會(huì)出現(xiàn)老化損壞。但是現(xiàn)有的電池包方案,上蓋、側(cè)板、端板、液冷板或者托盤(pán)等等與電芯或者模組多采用膠黏的方式,給后期維修拆卸帶來(lái)的阻礙較大,對(duì)于BDU來(lái)說(shuō),設(shè)計(jì)單獨(dú)的通道維修及其有必要。
(5)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化
BDU系統(tǒng)還有一個(gè)重要的趨勢(shì)是模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化,目的就是讓一種方案適配更多的車(chē)型平臺(tái),目前的方案主要有兩種,一種是以大眾MEB平臺(tái)為例的主正模塊和主負(fù)模塊化,一種是比亞迪給出的BDU總成的模塊化方案。
(6)800V趨勢(shì)下 對(duì)BDU性能的新要求
部分車(chē)型開(kāi)始應(yīng)用800V系統(tǒng),對(duì)應(yīng)的高壓部件升級(jí)至800V之后,BDU電壓等級(jí)需要相應(yīng)提高,絕緣、耐壓要求更高,與電流有關(guān)的溫升、過(guò)載能力,以及電氣工況的可靠性、耐久,抗短路能力的要求,均有更高的要求。此外,由于電氣器件增加,抗EMC干擾能力也成為一個(gè)新的重點(diǎn)。
(7)智能化
為了與BMS協(xié)同管理電池系統(tǒng),BDU更加智能化,進(jìn)而提升電池系統(tǒng)的整體效率和安全性。
04.
供應(yīng)商
目前,BDU市場(chǎng)供應(yīng)分為三種類(lèi)型,一部分由PACK企業(yè)配套供應(yīng),一部分由車(chē)企自制,此外還有部分獨(dú)立的第三方供應(yīng)商,第三方供應(yīng)商以部件外采+自制的方式,提供整套的BDU產(chǎn)品給下游。
本文主要匯總第三方供應(yīng)商及部分有BDU產(chǎn)品布局的企業(yè):
1、武漢嘉晨
武漢嘉晨汽車(chē)技術(shù)有限公司成立于2015年11月,主要產(chǎn)品有BDU和PDU。客戶主要有弗迪電池、寧德時(shí)代、廣汽乘用車(chē)、蜂巢能源、中創(chuàng)新航等等,客戶覆蓋整車(chē)廠、電池企業(yè)、PACK總成企業(yè)。嘉晨目前在武漢、海寧均有工廠。供應(yīng)模式為自制外殼、低壓線束、PCBA,其余部分以外購(gòu)為主。
按照嘉晨汽車(chē)母公司嘉晨電子透露,公司動(dòng)力電池高壓安全系統(tǒng)產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋國(guó)內(nèi)八成新能源車(chē)企,連續(xù)三年獨(dú)立第三方市場(chǎng)占有率全國(guó)第一,預(yù)計(jì)2023年總營(yíng)業(yè)收入突破8億元。位于武漢經(jīng)開(kāi)區(qū)建設(shè)的新能源汽車(chē)智能高壓控制安全系統(tǒng)生產(chǎn)基地和研發(fā)中心新產(chǎn)線預(yù)計(jì)今年年底正式投產(chǎn),一期投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)整體200萬(wàn)套新能源汽車(chē)關(guān)鍵核心零部件的生產(chǎn)能力。
以下為武漢嘉晨主要產(chǎn)品:
嘉晨BDU系統(tǒng)從電氣功能模塊,到電氣電子功能集成,發(fā)展到第三代將智能檢測(cè)與控制做集成,追求系統(tǒng)層級(jí)的模塊化、輕量化和智能化。
2、由甲申田
江蘇由甲申田新能源科技有限公司(江蘇是為科技有限公司 )成立于2012年5月,主要產(chǎn)品有車(chē)載電源開(kāi)關(guān)和高壓配電兩大類(lèi)產(chǎn)品,車(chē)載電源開(kāi)關(guān)包含DCDC、OBC、PDU及其組合產(chǎn)品、CCU(高低壓充電集成模塊),高壓配電目前有5種產(chǎn)品:
由甲申田在上海和南京均設(shè)置有研發(fā)中心,現(xiàn)有南京六合、常州溧陽(yáng)兩大基地,自制外殼、高壓連接器、PCBA,其余以外購(gòu)為主。
客戶方面,PDU產(chǎn)品目前在小鵬P7、領(lǐng)克05 PHEV、榮威ei6、高合Hiphi X等車(chē)型上均有應(yīng)用。
3、安波福
安波福中央電氣(上海)有限公司成立于2008年9月,主要產(chǎn)品有BDU、PDU、高壓連接器和高速數(shù)據(jù)線纜。目前在安亭有研發(fā)和生產(chǎn)基地,南通和鹽城還布局連接器基地。BDU產(chǎn)品中,自制外殼、高低壓線束、高壓連接器,其余以外購(gòu)為主,主要優(yōu)勢(shì)集中在整車(chē)電子電氣架構(gòu)上。
目前,安波福在BDU相關(guān)產(chǎn)品上的客戶有正力新能源、上汽時(shí)代等。
4、凱納特
合肥凱納特光電科技有限公司成立于2015年3月,公司布局有BDU、PDU、高低壓線束、高低壓連接器,客戶有國(guó)軒高科、上汽、北汽新能源、陽(yáng)光電源等。目前在合肥有研發(fā)和生產(chǎn)基地,唐山也有生產(chǎn)基地。BDU產(chǎn)品上,自制線束和高壓連接器,其余以外購(gòu)為主。
凱納特高壓線束
5、銳能
安徽銳能科技有限公司成立于2015年5月,目前在合肥設(shè)有研發(fā)和生產(chǎn)基地。銳能的優(yōu)勢(shì)主要在BMS上。
6、伊頓
伊頓車(chē)輛集團(tuán)eMobility業(yè)務(wù)部門(mén)于2022年推出一款BDU產(chǎn)品,據(jù)其資料顯示,改款產(chǎn)品相比傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)需要爆炸保險(xiǎn)、熱熔斷器和接觸器等器件/零件的組合,可在系統(tǒng)層面減少15個(gè)零件以上。
伊頓表示,Breaktor電路保護(hù)技術(shù)加持,使得BDU可以用單一器件實(shí)現(xiàn)主動(dòng)和被動(dòng)控制、各種故障條件下切換到安全狀態(tài)(斷開(kāi)狀態(tài))、大過(guò)載電流(如短路)等嚴(yán)重故障后復(fù)位,同時(shí),可替代多達(dá)四個(gè)高壓電氣元件的能力,這種能力可幫助降低復(fù)雜度和系統(tǒng)級(jí)成本。
據(jù)悉,2023年5月,伊頓已經(jīng)拿到某跨國(guó)車(chē)企400V和800V的BDU訂單,將在乘用車(chē)領(lǐng)域開(kāi)啟供應(yīng)。
來(lái)源:第一電動(dòng)網(wǎng)
作者:NE時(shí)代
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