智能化、集成化高壓BDU還有哪些技術創(chuàng)新趨勢？

第一電動大牛作者 NE時代 2024-09-27 11:13

數(shù)據(jù)顯示，2023年BDU市場規(guī)模近24億美元，預計未來7年年復合增長率達20%，到2030年達到100億美元。亞太地區(qū)作為最大的市場，占有大約69%份額，中國作為亞太最大的新能源乘用車市場，占據(jù)BDU市場主要份額。

作為電池包重要部件，隨著中國市場乘用車往高壓化趨勢演化，以及動力電池走向高度集成化、極致降本、高安全等，整車廠對于BDU部件的需求也有了新的變化。

NE時代研究發(fā)現(xiàn)，相關企業(yè)開始將BDU與其它部件集成、單獨液冷，并且進行模塊化、標準化設計，更加注重安全化，在800V趨勢下，對BDU電壓、功率、電流等級，以及電氣工況復雜程度等指標有了更高的要求。

目前在供應市場上，車企、電池企業(yè)、第三方供應商均參與其中，但第三方供應商市場集中度較高。

01.

BDU各部件及成本構成

車載BDU（Battery Disconnect Unit），即電池包斷開單元，集成在電池包內(nèi)，與電池連接，防止過電流、短路、過壓等故障，確保電池安全。

BDU包含繼電器、熔斷器、預充電阻、電流傳感器等元器件，繼電器的主要作用是打開/切斷電池包主路直流電流，預充繼電器可以保護高壓電路免受系統(tǒng)上電時的瞬時大電流沖擊，電流傳感器則是用來測量和計算電池包容量，熔斷器主要是在過電流時通過熔斷切斷電路進行保護。此外，BDU采用塑料殼體作為結構支撐，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的通載媒介。

BDU系統(tǒng)總成中，主BDU主要負責電池系統(tǒng)的整體管理與控制，包括充放電、電池安全保護、電池狀態(tài)監(jiān)測等，副BDU負責電池系統(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，充電BDU則專門用于電池充電過程的管理和控制，提高充電效率和安全性。

BDU部件構成中，主繼電器、電流傳感器、熔斷器/保險絲、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則主要負責動力電池的輸出電壓的分配，為整車高壓電器供電。

03.

技術趨勢

由于動力電池系統(tǒng)整體往高集成、低成本、高性能的趨勢發(fā)展，作為其組成部分的BDU也緊隨其后。BDU整體的趨勢是功能簡化，在保證基本配置的前提下，江其他回路往PDU里集成，給電芯爭取更多的空間。與此同時，伴隨著800V方案得到應用，對BDU部件性能也提出了新要求。

武漢嘉晨汽車技術有限公司高壓安全系統(tǒng)技術路線

（1）集成、降本

關于集成化，在蔚來的電氣化方案中，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PACK中，幫助簡化整車布置和EMC測試工作；與此同時，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，還有一個比較明顯的趨勢是，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大的方向，線束直接被替代，這對于簡化BDU設計來說至關重要。

BDU設計中，為了防止繼電器燒壞，有一種設計是推出智能保險絲，或者將保險絲和繼電器合二為一。

無論是集成方案帶來的電氣接口數(shù)量、線束還是塑料件及其他部件的的減少，對于整車輕量化和降本以及空間最大化利用來說，都是不錯的方向。

（2）安全

還有一個明顯趨勢是，有關安全的設計更加嚴格，PACK廠或者整車企業(yè)在BDU設計上，更加注重安全。為了避免保險絲的檢修和更換影響Pack內(nèi)部結構防護等級，部分方案中將BDU的保險絲盒與動力電池系統(tǒng)的內(nèi)部結構隔離。動力電池有正極負極回路，負極不可直接車身接地，所以會設置高壓互鎖回路。

整車安全層面，新國標要求碰撞結束后車輛必須下高壓，但是傳統(tǒng)保險絲碰撞后不能立即下高壓，智能保險絲可以在將整個高壓回路斷開。

此外，由于整車高壓化趨勢明顯，BDU連接的高壓部件相應增加，散熱也相應成為一個重點，目前的方案有兩種，要么BDU單獨配液冷板，要么與整包共用。

（3）小型化

PACK有一個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越小，這就意味著BDU總成中各部件的小型化、共用化、集成化程度也相應要求更高。伴隨著小型化產(chǎn)生的有關發(fā)熱、零部件強度、殼體輕量化和扛EMC干擾能力也面臨相應挑戰(zhàn)。

（4）可維修、替換的便捷化

鑒于行業(yè)推CTC、CTB方案，電池包作為一個部件，與整車的融合程度將越來越高，承擔的角色也越來越多。此外，伴隨著換電模式的應用，電池包也經(jīng)常被換來換去，勢必會新增一些損耗。同樣，電池包內(nèi)部器件也會出現(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的阻礙較大，對于BDU來說，設計單獨的通道維修及其有必要。

（5）模塊化和標準化

BDU系統(tǒng)還有一個重要的趨勢是模塊化和標準化，目的就是讓一種方案適配更多的車型平臺，目前的方案主要有兩種，一種是以大眾MEB平臺為例的主正模塊和主負模塊化，一種是比亞迪給出的BDU總成的模塊化方案。

（6）800V趨勢下對BDU性能的新要求

部分車型開始應用800V系統(tǒng)，對應的高壓部件升級至800V之后，BDU電壓等級需要相應提高，絕緣、耐壓要求更高，與電流有關的溫升、過載能力，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新的重點。

（7）智能化

為了與BMS協(xié)同管理電池系統(tǒng)，BDU更加智能化，進而提升電池系統(tǒng)的整體效率和安全性。

04.

供應商

目前，BDU市場供應分為三種類型，一部分由PACK企業(yè)配套供應，一部分由車企自制，此外還有部分獨立的第三方供應商，第三方供應商以部件外采+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

武漢嘉晨汽車技術有限公司成立于2015年11月，主要產(chǎn)品有BDU和PDU?？蛻糁饕懈サ想姵亍?a class="link2" href="http://www.22xuexi.com/tag/寧德時代" target="_blank">寧德時代、廣汽乘用車、蜂巢能源、中創(chuàng)新航等等，客戶覆蓋整車廠、電池企業(yè)、PACK總成企業(yè)。嘉晨目前在武漢、海寧均有工廠。供應模式為自制外殼、低壓線束、PCBA，其余部分以外購為主。

按照嘉晨汽車母公司嘉晨電子透露，公司動力電池高壓安全系統(tǒng)產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋國內(nèi)八成新能源車企，連續(xù)三年獨立第三方市場占有率全國第一，預計2023年總營業(yè)收入突破8億元。位于武漢經(jīng)開區(qū)建設的新能源汽車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)線預計今年年底正式投產(chǎn)，一期投產(chǎn)后可實現(xiàn)整體200萬套新能源汽車關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與控制做集成，追求系統(tǒng)層級的模塊化、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)品有車載電源開關和高壓配電兩大類產(chǎn)品，車載電源開關包含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置有研發(fā)中心，現(xiàn)有南京六合、常州溧陽兩大基地，自制外殼、高壓連接器、PCBA，其余以外購為主。

客戶方面，PDU產(chǎn)品目前在小鵬P7、領克05 PHEV、榮威ei6、高合Hiphi X等車型上均有應用。

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，其余以外購為主，主要優(yōu)勢集中在整車電子電氣架構上。

目前，安波福在BDU相關產(chǎn)品上的客戶有正力新能源、上汽時代等。

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，客戶有國軒高科、上汽、北汽新能源、陽光電源等。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，其余以外購為主。

凱納特高壓線束