中國新能源汽車產業“最短的一條腿”

      2008年北京奧運會期間，為了服務奧運會，595輛新能源汽車云集京城，每一輛使用的都是高品質電池，代表了當時國內的最高技術水準，規模可謂空前絕。

      然而兩個月之后，許多電動汽車已不堪重負，有關專家經過檢測發現，由于多數車輛上的BMS電池管理系統未能發揮應有的作用，導致“電池組早期失效”，這批環保車輛最終只能停在被人遺忘的角落。

      奧運環保車輛的曲折命運告訴我們，發展新能源汽車，中國不但需要技術更先進、品質更高的動力電池，更需要真正“堅強”的電池管理系統。

      不幸的是，這是目前中國電動汽車行業發展中“最短的一條腿”。通常人們都說電動汽車有三大總成：牽引電機、控制器和動力電池。電池管理系統通常被劃到電池領域，認為BMS只是蓄電池的一個附件，因此許多整車企業把BMS的選購配套、改進提高重任交給了給電池廠商。

      韓國KODIS公司研發的電池管理系統

      然而，電池制造屬于電化學行業，工廠的設備、人員配置、工藝管理人員的知識結構、實驗設備、研究方向等工作，都是按照電化學行業的要求配置的，并不具備研發BMS電池管理系統的能力。

      雖然部分電池廠家也研發了自己的電池管理系統，但并不敢真正應用到車輛上，而是購買其他公司的BMS系統，至于實際效果，只有用一輪才知道。這種情況在電動汽車行業非常普遍，也就是人們常說的“懂電池的人不懂車，懂車的人不懂電池，懂車和電池的不懂電池管理”。

      動力電池管理系統的選擇成了不斷“試錯”的過程。正是由于錯誤的認識和國內電池管理系統的樓后，造成了我國電動汽車十多年沒能實現商用價值的困境。

      韓國KODIS公司的電池管理系統中的數據顯示

      鋰電池現在的循環壽命，許多廠家已經能穩定達到1500次以上，由于價格高于鉛酸電池，其循環壽命也只有達到1500次，電池的使用折舊價才能與鉛酸電池相當。按每天一次充放電循環計算，電池理論上應該能在4年1個月內不更換電池。

      然而，鋰電池的缺點是“嬌氣”，只要1次過充電或1次過放電，就會造成電池的永久性損壞。政府的政策補貼只能補貼到購車環節，不可能補貼到車輛的使用環節。如果BMS的管理能力不能把蓄電池循環壽命發揮出來，車輛的運行成本就會高于燃油車，電動車的商業運行就不能實現。

      BMS這么重要為什么沒人“敢”下手？

      要說沒有人看到電池管理系統的商機，不想伸手去拿這塊“蛋糕”，那是絕對不正確的。現在幾乎每個大中型電池生產廠商都對此開始涉足，國內專門生產BMS系統的中小企業也不下百家。然而真正能夠做到上車應用的國產產品就已經不多，能夠大規模投產的更是寥寥無幾，多數只能對靜態儲能電池組進行管理。

      電池管理系統有這么難嗎？

      電動汽車上的蓄電池組，通常都是由120個左右的單體電池串連起來進行工作。N個單節蓄電池串聯成的蓄電池組的可靠性只有單節可靠性的1/N。電池組投入使用以后，其實際容量狀態總是從均衡狀態逐步向不均衡狀態發展。

      而一組蓄電池中，容量最低的單節，以“桶板原則”的方式制約著蓄電池組的容量。蓄電池組的實際可使用容量數值，就是容量最低的單節容量數值。在充放電過程中，BMS要確保電池容量最低的電池不發生過充電或不過放電，做到這一點，電池就不會發生過早的非循環使用性損壞。

      為了保證這一點，就需要對每一塊單體電池進行管理，而電池管理系統還必須根據電池規格、容量等客戶要求進行專門定制，在電池整體價格中占有相當的比重(如果采用進口產品價格會非常高昂)。

      據了解，電動車輛在后期維護中的消耗資金95%是用于電池的維護，而維護工作量的90%是用于對電池的維護，而有效的電池管理系統可以減輕至少一半的維護量，并使電池報廢量減少一半。

      安徽力高新能總經理劉新天博士曾告訴電動車時代網記者，現在市場上BMS流行的方法是根據原始放電數據，經充放電循環后計算容量的增減量予以顯示。

      這種方法是靜態的測量，但電動車輛上的電量轉換成化學能要受到的牽制因素非常多，精確計算的難度相當大，由于計算產生的偏差會積累，最后顯示的數據就會誤導用戶錯誤地使用蓄電池。

      近幾年來多家電動汽車在運營中出現的事故或問題，絕大多數都與不夠完善的電池管理系統脫不了干系。

      盡管汽車電源系統將電池組看作單個高壓電池，每次都對整個電池組進行充電和放電，但電池控制系統必須獨立考慮每個電池的情況。如果電池組中的一個電池容量稍微低于其他電池，那么經過多個充電/放電周期后，其充電狀態將逐漸偏離其它電池。

      如果這個電池的充電狀態沒有周期性地與其它電池平衡，那么它最終將進入深度放電狀態，從而導致損壞，并最終形成電池組故障。為防止這種情況發生，每個電池的電壓都必須監視，以確定充電狀態。

      此外，必須有一個裝置讓電池單獨充電或放電，以平衡這些電池的充電狀態。車載電池器件之間在不同的電壓上給進行通信帶來了難以克服的挑戰。許多國內企業面對這個挑戰，只能選擇退而求其次，選擇“權宜之計”。

      整車、電池企業的權宜之計不長久

      于是，有的電動汽車廠商在找不到有效的電池管理系統之前，只能用降等的方式來使用電動車輛，電池組只能降等在“限制適用范圍”內工作，而不能在“合理適用范圍內工作”，這樣蓄電池組的結構容量就無法發揮出來。目前許多正在應用的電動汽車對自己的電池組都有這樣的限制。

      有的中小企業干脆使用鉛酸電池，這樣就不需要車載BMS系統，維護工藝也較鋰電池簡單的多。但鉛酸電池在輕型化、小型化以及續航里程方面已經沒有太大的發揮空間，所以絕大部分汽車廠商最終還是選擇鋰電池作為最主要動力來源，而BMS系統的發展與鋰電池的技術完善，將直接決定新能源汽車的推廣速度。

      落后就要緊追誰能抓住燙手商機？

      BMS電池管理系統的商機有多大？

      BMS的價格與電池組中的單體數量成正比關系。合肥國軒嘉科的周威工程師告訴記者，以單體電池數量在100到200塊的電動乘用車為例，BMS產品的價格在2000-5000美元之間，占電池組總成本的30%。

      作為動力和儲能電池組中不可獲取的重要部件，電池管理系統的市場規模正隨著鋰電池同步迅速擴張，2010年，中國BMS還只有5000萬-6000萬元的市場，而今年(2011年)便有望突破3億元大關。

      預計到2020年全球BMS需求市場可達360億元以上，是目前市場容量的160倍(價格在目前基礎上下降一半的情況下)，年平均增勢67%。目前國內BMS企業中僅成飛、億能、力高(2010年占據20%市場份額)等少數幾家企業技術實力較強，市場空間廣闊。

      電池管理系統領域的幾家潛力企業

      今年4月1日，發改委發布了《外商投資產業指導目錄》修訂征求意見稿，其中包括：“新能源汽車關鍵零部件外資比例不超過50%”一項，對國外新能源汽車行業關鍵技術企業進入中國市場進行了部分限制。

      這反映了國家對未來新能源汽車市場的戰略思考，對于BMS電池管理系統企業的自主關鍵技術研發、市場開拓都有明顯的助益，關鍵在于中國企業能否把握機會，提升技術和管理能力。

      BMS電池管理系統這個商機很“燙手”但也很火爆，你準備好了嗎？