根據市場研究機構MRFR最新報告的預測，電動汽車市場到2023年將達到3565億美元的規模，而預期市場規模在2017至2023年，將以18.96％的年複合年成長率增加。

電動車市場潛力無窮

近年來電動車普及，大家也逐漸熟悉了電動車輛的優點。一般來，電動車是指由電池系統供電的車輛，並使用來自充電站的電力進行充電，或者由渦輪增壓器、再生致動系統等自充電裝置來充電。在國際上，電動車已經逐漸納入到各國政府的發展政策之中，例如挪威的電動汽車和混合動力汽車在2017年就佔了新車銷售總量的近52％，此外，挪威政府也制定了一項政策目標，也就是到了2025年時，每輛售出的汽車應為零排放。

而中國也被認為是具有巨大潛力的市場，也擁有最多的電動汽車製造業。根據數據顯示，中國的汽車製造商在2017年成功生產了大約68萬輛全電動汽車、卡車和公共汽車，這一數字超過了全球其他地區的總和。在2017年，中國還生產了20多萬輛全電動商用車，佔全球總產量的近5％。

此外，許多國家已經建立了法律規範來監測車輛排放。各國採用了歐洲或聯合國歐洲經濟委員會（UN-ECE）行動來源排放法規的前版本，部分國家則採用了基於最新版歐洲或美國的先進法規。典型的例子就是中國，目前中國已經採用了基於歐洲第五階段排放標準的大城市排放法規。另一方面，韓國和台灣則採用了美國的汽油車嚴格標準，以及歐洲柴油車輛標準。這些因素的結合，預期都將在不久的未來促進電動車市場的成長。

BMS的架構

市場上有許多不同類型的BMS，除了可以自行設計之外，甚至還可以購買隨時可用的整合IC。從硬體結構的角度來看，基於其拓撲結構的BMS只有三種類型，分別是集中式BMS、分散式BMS，以及模組化BMS。然而，這些BMS的功能都是相似的。

圖一 : BMS可估算電池的SOC和SOH。一般可以使用電池的電壓、電流、充電曲線和放電曲線來計算SOC。SOH則可以透過充電次數和性能來計算。

現在來進一步從核心分析BMS的功能。BMS的主要功能是監控電池所需要測量的三個重要參數，包括電池組中每個電池的電壓、電流和溫度等。我們知道電池組是透過串聯或併聯的配置來連接許多電池而形成的，例如特斯拉有8,256個電池，其中96個電池以串聯連接，86個以並聯連接來形成電池組。

圖二 : 通用電池管理系統

如果一組電池是以串聯連接，那麼我們必須測量每個電池的電壓，但整個電池組的電流將相同，因為串聯電路中的電流都相同。類似地，當一組電池並聯連接時，我們必須僅測量整個電壓，因為當並聯連接時，每個電池上的電壓將是相同的。

測量電池電壓與溫度

由於典型的EV具有連接在一起的大量電池，因此測量電池組的單個電池電壓有點挑戰。但只有知道單個電池電壓，我們才能進行電池平衡並提供電池保護。為了讀取單元的電壓值，可以使用ADC。但由於電池串聯連接，所涉及的複雜性很高。這意味著每次都必須改變測量電壓的端子。有許多方法可以做到這一點，包括繼電器、多路復用器等。除此之外，還可以透過一些電池管理IC，用來測量串聯的多個電池（如12～16個）的單電池電壓。

圖三 : 圖中顯示了一組串聯的電池，可以為單個電池測量電壓和溫度，並且測量電池組的電流。

除了電池溫度，有時BMS還必須測量母線溫度和電機溫度，因為一切都在高電流下工作。用於測量溫度的最常見元素稱為NTC，其代表負溫度係數（NTC）。它類似於電阻器，但它根據其周圍的溫度改變（降低）其電阻。通過測量該器件的電壓並使用簡單的歐姆定律，我們可以計算出電阻，從而計算出溫度。

測量電池電壓可能非常複雜，因為它需要高精度，並且還可能從多路復用器注入切換噪訊。除此之外，每個電池都透過電池平衡開關連接到電阻器。為了克服這些問題，可以使用類比前端晶片（AFE）。AFE具有高精度的內置Mux、緩衝器和ADC模組。它可以透過共模輕鬆測量電壓和溫度，並將信息傳輸到主微控制器。

EV電池組可以提供高達250A甚至更高的大電流值，在實際的電流量測之中，還必須測量電池組中每個模組的電流，以確保負載均勻分佈。在設計電流感測元件時，必須在測量和感測裝置之間提供隔離。最常用的兩種檢測電流的方法是Shunt法以及透過霍爾傳感器。兩種方法都有其優點和缺點。較早的分流方法被認為不太準確，但隨著最近可用的高精度分流器設計與隔離放大器和調製器，將比採用霍爾傳感器的方法還要更合適。

電池狀態估算

BMS主要能力還包括電池狀態的估算，這包括SOC和SOH的測量。SOC是電池的充電狀態（state of charge），SOH是電池的健康狀態（State of Health）。一般可以使用電池的電壓、電流、充電曲線和放電曲線等來計算SOC。SOH則可以透過使用電池的充電次數和性能來加以計算。有許多方式可以用來測量電池的SOC，每個算法都有不同的輸入值。最常用的SOC方法稱為庫侖計數法。除此之外，還有許多其他先進和更複雜的算法，包括：

基本方法

* 安培小時（Ah）法

* 開路電壓（OCV）法

* 阻抗/紅外測量法

機器學習算法

* 神經網絡模糊邏輯

* 支持向量機

高級方法

* 基於卡爾曼濾波的狀態空間模型估計

到目前為止，庫侖計數法是最常用且最易於理解的方式。它是透過『總電荷輸入和電池最大容量之間的比值』來得出SOC值。公式為：

SOC =總電荷輸入/電池最大容量

電動車市場細分

電動汽車市場可以根據技術和車輛類型進行細分。從技術類型來分類的話，可分為電池電動車、混合動力電動車和插電式混合動力電動車。其中，電動汽車佔據了51.40％的比重（根據2016年數據），市值約547億美元，混合動力汽車僅稍微落後。然而，插電式混合動力電動汽車則以最快的速度成長，複合年成長率為21.75％。

另一方面，若以車輛類型來分類，全球電動車輛市場被分割成乘用車、商用車輛和雙輪車。其中，乘用車在2016年的市場比重最高，為68.20％，價值約726億美元。而乘用車也有最快的成長速度，年複合年成長率為19.93％。

區域展望

全球電動汽車市場市場大致可分為亞太地區、歐洲、北美和世界其他地區。在近幾年來，亞太地區幾乎是電動車發展最為迅速的區域，根據2016年的調查數據，其市場佔有約為53.2％，市場規模567億美元，年複合成長率為20.35％。在未來幾年，中國，日本和韓國等國家的將更帶動亞洲區域的電動車市場前進，這也是該區域電動汽車市場利潤豐厚成長模式背後的主因。在亞洲地區，中國被認為是電動汽車和電動雙輪車的最大市場，自2015年以來，該兩種車輛在中國的銷量大幅增加。而電動車也為該地區的汽車製造商創造了更大的商機。而包括現代汽車、特斯拉等汽車製造商，也正在努力開拓印度電動汽車生產。

在歐洲方面，電動汽車市場在過去幾年中享有極具吸引力的利潤，其中有多種因素帶動了上述的成長，包括柴油技術的持續萎縮，以及客戶對電動車的興趣日益增加等。其中，德國的市場動力最為明顯，近年來該市場已經成長了一倍以上。因此，德國也成為僅次於挪威之後，歐洲第二大電動汽車市場。

至於在北美市場，影響北美電動汽車發展的因素，包括政府對激勵措施的支持，以及提高了該地區電動汽車銷售量的補貼措施等。例如美國聯邦政府便根據電池規模，提供高達7,500美元的所得稅抵免。除此之外，還有其他各種州級的獎勵措施，通常都是採用退稅的形式。另一方面，在加拿大，許多基金也都為電動汽車的成長提供了強有力的支持。而鋰離子電池價格的下降，可以被視為電動車產業中的一個積極信號，因為這將使電動汽車的價格更加實惠。

印度政府策略

圖四 : 印度政府提出了一項雙管齊下的策略，努力為電動車買家和製造商提供協助。

目前積極開發電動車的知名廠商包括特斯拉、日產汽車、福特汽車、大眾汽車、寶馬、豐田汽車、戴姆勒、通用汽車、三菱汽車，以及現代汽車等。特別值得關注的是印度市場。隨著印度電動汽車市場的成長，該國政府提出了一項雙管齊下的策略，努力為買家和製造商提供協助。該策略預期將會提供高達14億美元的補貼，並透過進口關稅的上調，以鼓勵印度國內汽車加強製造電動車的進度。