文丨馬博

郵箱丨bo.ma@osr-tech.com

2025年1月17日，公安部發(fā)布2024年度數(shù)據(jù)，新能源汽車保有量達(dá)3140萬輛。

BMS系統(tǒng)默默掌控著動力電池的脈搏，當(dāng)智能網(wǎng)聯(lián)將電池?cái)?shù)據(jù)暴露在數(shù)字世界的暗箭之下，這場關(guān)乎生命安全與數(shù)據(jù)主權(quán)的攻防戰(zhàn)已悄然升級：從芯片層的硬件加密到云端AI預(yù)判，從固件簽名到量子通信，我們該如何守護(hù)這顆“電動心臟”？

電動汽車的心臟管家：汽車 BMS 系統(tǒng)

BMS（電池管理系統(tǒng)）被譽(yù)為電動汽車的“心臟管家”。在電動汽車中，動力電池組由成百上千個單體電池通過串并聯(lián)組成，其復(fù)雜程度如同一個精密的交響樂團(tuán)，BMS正是指揮家，負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)控電池的電壓、溫度、電流等關(guān)鍵參數(shù)，協(xié)調(diào)充放電策略，預(yù)防過熱、過壓、短路等危險，同時優(yōu)化電池壽命與性能。 對于電動汽車而言，其動力電池組由眾多單體電池串聯(lián)、并聯(lián)而成，BMS 負(fù)責(zé)監(jiān)控、協(xié)調(diào)、控制這些電池單元，確保電池系統(tǒng)安全、可靠、高效運(yùn)行。

BMS是電動汽車安全與高效運(yùn)行的隱形守護(hù)者：

保障安全：實(shí)時監(jiān)測電池溫度、電壓、電流，一旦出現(xiàn)過熱、過壓、過流等異常，立即采取措施，防止起火、爆炸等危險，守護(hù)駕乘人員生命安全。

延長壽命：通過合理的充放電策略，避免電池過度充放電，減少電池容量衰減，延長電池組整體使用壽命，降低車主更換電池成本。

提升性能：精準(zhǔn)控制電池輸出，保障車輛在加速、爬坡等工況下有穩(wěn)定動力，優(yōu)化續(xù)航里程，提升駕駛體驗(yàn)。

汽車 BMS 的架構(gòu)與工作原理

■ 系統(tǒng)架構(gòu)

BMS采用分布式架構(gòu)，這種架構(gòu)的優(yōu)勢在于高擴(kuò)展性與高可靠性，能夠靈活適配不同車型的電池配置需求。核心組件包括：

核心組件

功能描述

傳感器網(wǎng)絡(luò)

采集電池單體數(shù)據(jù)

主控芯片（MCU）

處理數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制算法

通信模塊

實(shí)現(xiàn)車內(nèi)CAN總線、車聯(lián)網(wǎng)及云端交互

均衡模塊

平衡電池組內(nèi)各單體的電量差異

■ 工作原理

BMS的工作流程可概括為“感知-決策-控制”：

任務(wù)分類

任務(wù)描述

數(shù)據(jù)采集

傳感器實(shí)時監(jiān)測電池狀態(tài)

數(shù)據(jù)處理

主控芯片分析數(shù)據(jù)，判斷是否存在異常

指令執(zhí)行

觸發(fā)均衡管理、熱控制或緊急斷電

信息交互

通過通信模塊向駕駛員或云端發(fā)送狀態(tài)報告

BMS通過傳感器采集電池?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)處理后發(fā)送至控制單元，控制單元根據(jù)算法進(jìn)行均衡、熱管理等操作。該機(jī)制優(yōu)勢是實(shí)時性高，能夠快速響應(yīng)電池狀態(tài)變化，確保電池安全運(yùn)行，延長使用壽命。其核心特點(diǎn)是毫秒級響應(yīng)，確保電池在極端工況下仍能安全運(yùn)行。

BMS如何與車聯(lián)網(wǎng)交互，風(fēng)險何在？

現(xiàn)代BMS已深度融入車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，通過OTA（空中升級）、云端監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷等功能實(shí)現(xiàn)智能化。例如，特斯拉的BMS可通過OTA更新電池管理策略，比亞迪的刀片電池系統(tǒng)則支持云端健康狀態(tài)分析。

交互場景與風(fēng)險點(diǎn)：

通信接口：CAN總線、藍(lán)牙、Wi-Fi等接口可能被黑客利用，注入惡意指令。

云端平臺：若云端服務(wù)器被攻破，可能導(dǎo)致大量車輛數(shù)據(jù)泄露。

OTA升級：未經(jīng)驗(yàn)證的固件更新可能植入后門程序。

接口交互性：狀態(tài)監(jiān)控為電池安全運(yùn)行提供實(shí)時數(shù)據(jù)支持，均衡管理優(yōu)化電池性能，通信交互實(shí)現(xiàn)車內(nèi)外信息共享。

接口安全性：通信接口需防止數(shù)據(jù)泄露和惡意指令注入，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

2021年某車企曾曝出因通信協(xié)議漏洞，黑客可遠(yuǎn)程篡改BMS指令，導(dǎo)致車輛續(xù)航驟降。此類事件凸顯了BMS信息安全的嚴(yán)峻性。

BMS 面臨的信息安全威脅

■ 威脅類型

汽車BMS系統(tǒng)在信息安全方案主要面臨以下這幾種類型的威脅：

威脅類型

描述

物理攻擊

直接篡改電池硬件或傳感器

網(wǎng)絡(luò)攻擊

通過車聯(lián)網(wǎng)入侵通信模塊

數(shù)據(jù)篡改

偽造電池狀態(tài)信息，誤導(dǎo)控制系統(tǒng)

惡意固件

通過OTA植入病毒，破壞電池管理邏輯

除此之外，汽車BMS系統(tǒng)還直面以下現(xiàn)有的攻擊手段：

攻擊手段

功能描述

固件漏洞攻擊

通過未修補(bǔ)的固件漏洞植入惡意代碼（如CVE-2019-9569），篡改系統(tǒng)邏輯

通信協(xié)議劫持

截獲CAN總線數(shù)據(jù)，偽造指令（如強(qiáng)制放電）導(dǎo)致電池?fù)p壞甚至車輛失控，威脅行車安全。

物理接口入侵

通過OBD-II接口可直接訪問車輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，注入攻擊載荷，獲取車輛控制權(quán)。

供應(yīng)鏈攻擊

惡意芯片/軟件預(yù)埋后門（參考SolarWinds事件）

■ 典型風(fēng)險場景

汽車BMS受到攻擊之后，主要會呈現(xiàn)以下幾種直接后果：

過充/過放攻擊：惡意指令迫使電池超限工作，引發(fā)熱失控。

隱私泄露：電池使用數(shù)據(jù)暴露用戶行車習(xí)慣。

系統(tǒng)癱瘓：攻擊主控芯片，導(dǎo)致BMS功能失效。

具體來講，汽車BMS系統(tǒng)潛在了以下所描述的風(fēng)險：

網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險：隨著汽車接入互聯(lián)網(wǎng)，BMS 可能遭受黑客遠(yuǎn)程攻擊。黑客可通過入侵車載網(wǎng)絡(luò)，篡改 BMS 數(shù)據(jù)，如惡意修改電池溫度、電壓值，使車輛控制系統(tǒng)誤判，引發(fā)安全隱患，甚至導(dǎo)致車輛失控。

數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險：BMS 存儲大量電池相關(guān)數(shù)據(jù)，包括電池壽命、充放電習(xí)慣等車主敏感信息。若防護(hù)不當(dāng)，這些數(shù)據(jù)可能被竊取，侵犯車主隱私，還可能被不法分子利用，分析車輛使用規(guī)律，為盜竊車輛或?qū)嵤┢渌缸锾峁┍憷?/p>

軟件漏洞風(fēng)險：BMS 軟件復(fù)雜，開發(fā)過程中難免存在漏洞。黑客一旦發(fā)現(xiàn)并利用這些漏洞，可繞過安全機(jī)制，植入惡意代碼，干擾 BMS 正常運(yùn)行，例如讓均衡控制功能失效，加速電池組老化，降低車輛性能與安全性。

安全防護(hù) 從芯到云的全鏈條防御

汽車BMS的安全防護(hù)必須注重以下幾點(diǎn)：

■ 強(qiáng)化身份認(rèn)證和鑒權(quán)

采用基于密碼算法的身份認(rèn)證技術(shù)，在車載網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)連接處構(gòu)建屏障，阻止未經(jīng)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)訪問，實(shí)時監(jiān)測并攔截黑客的入侵嘗試，如同給汽車的“電子神經(jīng)系統(tǒng)”配備堅(jiān)固的“守門衛(wèi)士”。

為定期更新網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，緊跟互聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)發(fā)展步伐，確保 BMS 與外界通信的加密性與完整性，讓黑客難以破解傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，保護(hù)電池信息安全。

■ 加密數(shù)據(jù)存儲與傳輸

對 BMS 中的敏感數(shù)據(jù)，如車主電池使用詳情，運(yùn)用加密算法進(jìn)行加密存儲，即使數(shù)據(jù)不慎泄露，黑客也難以解析獲取有用信息，如同給數(shù)據(jù)穿上“隱形防護(hù)服”。

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，無論是車輛與云端服務(wù)器交互，還是車內(nèi)不同系統(tǒng)間通信，全程啟用加密通道，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改，保障信息傳輸?shù)陌踩煽俊?/p>

■ 嚴(yán)格軟件安全管理

建立完善的軟件開發(fā)生命周期安全流程，從代碼編寫的初始階段就融入安全設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行代碼審查、漏洞掃描，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在軟件漏洞，將安全隱患扼殺在搖籃。

持續(xù)更新 BMS 軟件補(bǔ)丁，一旦發(fā)現(xiàn)新的安全漏洞，迅速向車主推送更新，確保車輛始終運(yùn)行在安全的軟件版本之上，維持 BMS 的穩(wěn)定與安全。

從具體的防護(hù)措施入手，必須做到以下幾個方面：

■ 硬件層防護(hù)

安全芯片：采用支持ASIL-D認(rèn)證的MCU（如NXP S32K），內(nèi)置硬件加密引擎。

物理隔離：比亞迪刀片電池采用多層隔離架構(gòu)，防止單點(diǎn)故障擴(kuò)散。

■ 軟件層防護(hù)

安全啟動（Secure Boot）：確保只有簽名驗(yàn)證通過的固件可運(yùn)行。

加密通信：對CAN總線、OTA通道進(jìn)行AES-256加密。

異常監(jiān)控：實(shí)時檢測電流、電壓突變，觸發(fā)緊急斷電。

■ 云端與OTA防護(hù)

雙向認(rèn)證：固件升級前驗(yàn)證云端合法性

漏洞掃描：定期對BMS軟件進(jìn)行滲透測試。

實(shí)際案例：特斯拉Model 3采用冗余通信設(shè)計(jì)，即使單一信道被干擾，備用鏈路仍可保障指令安全傳輸。

未來趨勢 新技術(shù)賦能 BMS 安全

隨著科技的發(fā)展，有很多的新技術(shù)都可以用于汽車BMS系統(tǒng)的安全防護(hù)，例如：

AI預(yù)測防御：通過機(jī)器學(xué)習(xí)分析電池?cái)?shù)據(jù)，提前預(yù)判異常行為（如微短路征兆）。

區(qū)塊鏈存證：利用分布式賬本記錄電池全生命周期數(shù)據(jù)，防止篡改。

量子加密：應(yīng)對未來量子計(jì)算機(jī)對傳統(tǒng)加密算法的威脅。

汽車BMS系統(tǒng)也會隨著時代的發(fā)展走向下一個技術(shù)高度，包括：

■ 智能化

自適應(yīng)控制：BMS 能根據(jù)不同路況、駕駛習(xí)慣，自動調(diào)整充放電策略，如激烈駕駛時強(qiáng)化散熱保障，日常通勤優(yōu)化能耗。

故障診斷與自愈：內(nèi)置智能診斷模塊，不僅快速定位故障，還能在部分小故障時自動修復(fù)，減少車輛趴窩風(fēng)險。

■ 集成化

硬件集成：將更多功能芯片、傳感器集成在一塊電路板，減小體積、降低成本、提升可靠性。

軟件集成：BMS 軟件與車輛動力、底盤控制軟件協(xié)同，實(shí)現(xiàn)整車能量最優(yōu)管理。

BMS的智能化是一把雙刃劍，在提升用戶體驗(yàn)的同時，也帶來了前所未有的安全挑戰(zhàn)。從芯片級防護(hù)到云端監(jiān)控，從加密通信到AI預(yù)測，汽車行業(yè)正在構(gòu)建多維度防御體系。對于消費(fèi)者而言，選擇搭載成熟安全方案（如ASIL-D認(rèn)證芯片、冗余架構(gòu)）的車型，定期更新系統(tǒng)，是守護(hù)愛車“電動心臟”的關(guān)鍵。

未來，隨著技術(shù)的迭代，BMS將不僅是電池的“管家”，更會成為智能網(wǎng)聯(lián)車的“安全衛(wèi)士”。而我們能做的，便是在享受科技便利時，始終對安全保持敬畏。

延伸思考：如果你的車能“空中升級”，你是否會擔(dān)心它的安全性？歡迎留言討論！

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網(wǎng)址: 揭秘汽車BMS系統(tǒng)的信息安全攻防戰(zhàn)，從電池管理到網(wǎng)絡(luò)安全的全面解析 http://m.u1s5d6.cn/newsview1556820.html