中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)“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(zhì)電池，代表了當時國內(nèi)的最高技術(shù)水準，規(guī)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(guān)專家經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，由于多數(shù)車輛上的BMS電池管理系統(tǒng)未能發(fā)揮應有的作用，導致“電池組早期失效”，這批環(huán)保車輛最終只能停在被人遺忘的角落。

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

      不幸的是，這是目前中國電動汽車行業(yè)發(fā)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(tǒng)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(yè)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(fā)的電池管理系統(tǒng)

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

      雖然部分電池廠家也研發(fā)了自己的電池管理系統(tǒng)，但并不敢真正應用到車輛上，而是購買其他公司的BMS系統(tǒng)，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(yè)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(tǒng)的選擇成了不斷“試錯”的過程。正是由于錯誤的認識和國內(nèi)電池管理系統(tǒng)的樓后，造成了我國電動汽車十多年沒能實現(xiàn)商用價值的困境。

      韓國KODIS公司的電池管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示

      鋰電池現(xiàn)在的循環(huán)壽命，許多廠家已經(jīng)能穩(wěn)定達到1500次以上，由于價格高于鉛酸電池，其循環(huán)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(huán)計算，電池理論上應該能在4年1個月內(nèi)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(huán)節(jié)，不可能補貼到車輛的使用環(huán)節(jié)。如果BMS的管理能力不能把蓄電池循環(huán)壽命發(fā)揮出來，車輛的運行成本就會高于燃油車，電動車的商業(yè)運行就不能實現(xiàn)。

      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(tǒng)的商機，不想伸手去拿這塊“蛋糕”，那是絕對不正確的。現(xiàn)在幾乎每個大中型電池生產(chǎn)廠商都對此開始涉足，國內(nèi)專門生產(chǎn)BMS系統(tǒng)的中小企業(yè)也不下百家。然而真正能夠做到上車應用的國產(chǎn)產(chǎn)品就已經(jīng)不多，能夠大規(guī)模投產(chǎn)的更是寥寥無幾，多數(shù)只能對靜態(tài)儲能電池組進行管理。

      電池管理系統(tǒng)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(jié)蓄電池串聯(lián)成的蓄電池組的可靠性只有單節(jié)可靠性的1/N。電池組投入使用以后，其實際容量狀態(tài)總是從均衡狀態(tài)逐步向不均衡狀態(tài)發(fā)展。

      而一組蓄電池中，容量最低的單節(jié)，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(shù)值，就是容量最低的單節(jié)容量數(shù)值。在充放電過程中，BMS要確保電池容量最低的電池不發(fā)生過充電或不過放電，做到這一點，電池就不會發(fā)生過早的非循環(huán)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(tǒng)還必須根據(jù)電池規(guī)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?shù)谋戎?如果采用進口產(chǎn)品價格會非常高昂)。

      據(jù)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(tǒng)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(jīng)理劉新天博士曾告訴電動車時代網(wǎng)記者，現(xiàn)在市場上BMS流行的方法是根據(jù)原始放電數(shù)據(jù)，經(jīng)充放電循環(huán)后計算容量的增減量予以顯示。

      這種方法是靜態(tài)的測量，但電動車輛上的電量轉(zhuǎn)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(chǎn)生的偏差會積累，最后顯示的數(shù)據(jù)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(xiàn)的事故或問題，絕大多數(shù)都與不夠完善的電池管理系統(tǒng)脫不了干系。

      盡管汽車電源系統(tǒng)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(tǒng)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(jīng)過多個充電/放電周期后，其充電狀態(tài)將逐漸偏離其它電池。

      如果這個電池的充電狀態(tài)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(tài)，從而導致?lián)p壞，并最終形成電池組故障。為防止這種情況發(fā)生，每個電池的電壓都必須監(jiān)視，以確定充電狀態(tài)。

      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(tài)。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(zhàn)。許多國內(nèi)企業(yè)面對這個挑戰(zhàn)，只能選擇退而求其次，選擇“權(quán)宜之計”。

      整車、電池企業(yè)的權(quán)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(tǒng)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(nèi)工作，而不能在“合理適用范圍內(nèi)工作”，這樣蓄電池組的結(jié)構(gòu)容量就無法發(fā)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(yè)干脆使用鉛酸電池，這樣就不需要車載BMS系統(tǒng)，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(xù)航里程方面已經(jīng)沒有太大的發(fā)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(tǒng)的發(fā)展與鋰電池的技術(shù)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(tǒng)的商機有多大？

      BMS的價格與電池組中的單體數(shù)量成正比關(guān)系。合肥國軒嘉科的周威工程師告訴記者，以單體電池數(shù)量在100到200塊的電動乘用車為例，BMS產(chǎn)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(tǒng)的市場規(guī)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(guān)。

      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(nèi)BMS企業(yè)中僅成飛、億能、力高(2010年占據(jù)20%市場份額)等少數(shù)幾家企業(yè)技術(shù)實力較強，市場空間廣闊。

      電池管理系統(tǒng)領域的幾家潛力企業(yè)

      今年4月1日，發(fā)改委發(fā)布了《外商投資產(chǎn)業(yè)指導目錄》修訂征求意見稿，其中包括：“新能源汽車關(guān)鍵零部件外資比例不超過50%”一項，對國外新能源汽車行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)企業(yè)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(zhàn)略思考，對于BMS電池管理系統(tǒng)企業(yè)的自主關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、市場開拓都有明顯的助益，關(guān)鍵在于中國企業(yè)能否把握機會，提升技術(shù)和管理能力。

      BMS電池管理系統(tǒng)這個商機很“燙手”但也很火爆，你準備好了嗎？