發(fā)展新能源汽車 電池管理系統(tǒng)肩負(fù)重任

1、發(fā)展新能源汽車 電池管理系統(tǒng)肩負(fù)重任新能源汽車技術(shù)的核心和本質(zhì)在于其關(guān)鍵零部件技術(shù)和關(guān)鍵零部件技術(shù)基礎(chǔ)上的整車集成 技術(shù), 只有全面解決電機(jī)、 電池及電池管理系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件技術(shù)難題, 才有可能實(shí)現(xiàn)新能 源汽車的大發(fā)展。本報(bào)記者 于丹攝影報(bào)道國(guó)務(wù)院近期發(fā)布的汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃提出,到2011年,“新能源汽車專 用零部件技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 重點(diǎn)支持新能源汽車動(dòng)力模塊產(chǎn)業(yè)化。 掌握新能源汽車專 用發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力模塊 (電機(jī)、電池及管理系統(tǒng)等 的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、規(guī)模生產(chǎn)工藝和成本控 制技術(shù)”?！斑@一政策導(dǎo)向非常重要。”清華大學(xué)汽車工程系黨委副書(shū)記林成濤近日向記者表示, “新能源汽車技術(shù)的核心和本

2、質(zhì)在于其關(guān)鍵零部件技術(shù)和關(guān)鍵零部件技術(shù)基礎(chǔ)上的整車集 成技術(shù), 只有全面解決電機(jī)、 電池及電池管理系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件技術(shù)難題, 才有可能實(shí)現(xiàn)新 能源汽車的大發(fā)展。”電池管理系統(tǒng)擔(dān)負(fù)重要使命電池管理系統(tǒng)是新能源汽車必備的重要零部件, 與動(dòng)力蓄電池組共同構(gòu)成電池系統(tǒng), 為 新能源汽車提供動(dòng)力。 電池管理系統(tǒng)的具體任務(wù)主要包括采集電池組中單體電池的數(shù)據(jù)、 與 其他車上零部件進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊、 估計(jì)電池組的工作狀態(tài) (包括電池的荷電狀態(tài)和健康狀態(tài) 、 對(duì)電池實(shí)施熱管理、 電池組之間單體的電量均衡、 電池系統(tǒng)故障診斷及報(bào)警6項(xiàng), 有的還具 備充電管理的能力。北京航空航天大學(xué)機(jī)械學(xué)院材料加工與控制工程系主任齊鉑

3、金指出, 電池管理系統(tǒng)對(duì)電 動(dòng)汽車的重要性表現(xiàn)在3個(gè)方面:首先, 動(dòng)力電池的安全運(yùn)行是電動(dòng)汽車安全、 可靠運(yùn)行的 重要保障, 而電池管理系統(tǒng)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池工作參數(shù)、 保證動(dòng)力電池安全運(yùn)行的關(guān)鍵系 統(tǒng);其次,動(dòng)力電池的合理使用有利于提高電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、安全性,降低排放,整車依 據(jù)電池狀態(tài)信息如動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)、 可用功率等制定合適的控制策略, 而電池狀態(tài)信息 的來(lái)源就是電池管理系統(tǒng); 第三, 電池管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)動(dòng)力電池工作參數(shù)的監(jiān)測(cè)和對(duì)電池狀 態(tài)的估計(jì), 可以使動(dòng)力電池工作在最佳工作區(qū),避免過(guò)充和過(guò)放, 提高使用效率、 延長(zhǎng)使用 壽命?！皢误w動(dòng)力電池要保持一致性很難, 需要用電池管理系統(tǒng)

4、來(lái)補(bǔ)充。 可以說(shuō)電池管理系統(tǒng) 使動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車上的使用成為了可能, 因此電池管理系統(tǒng)是動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè) 快速發(fā)展的關(guān)鍵。”哈爾濱冠拓電源設(shè)備有限公司董事長(zhǎng)婁陽(yáng)向記者介紹。從研發(fā)走向應(yīng)用經(jīng)過(guò)國(guó)家“十五”、 “十一五”期間對(duì)電動(dòng)汽車研發(fā)的支持, 國(guó)內(nèi)很多高校、 科研院所 和企業(yè)積極開(kāi)展電池管理系統(tǒng)的研發(fā)工作,并取得較大進(jìn)展。據(jù)了解, 北京航空航天大學(xué)從2000年開(kāi)始啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)的研發(fā)工作, “九五” 末期研制開(kāi)發(fā)出鋰離子動(dòng)力電池的均衡充電及管理系統(tǒng), 并在東風(fēng)純電動(dòng)轎車上試用。 此后, 北京航空航天大學(xué)配合國(guó)內(nèi)多家動(dòng)力電池研發(fā)單位承擔(dān)了“十五”國(guó)家863計(jì)劃電動(dòng)汽 車重大專項(xiàng)和“十一

5、五”國(guó)家863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池及其管理系 統(tǒng)的多項(xiàng)課題。據(jù)齊鉑金介紹, 北京航空航天大學(xué)研制的集中控制式和分布式電池管理系統(tǒng), 針對(duì)不同 的電池組采取合理的硬件結(jié)構(gòu)形式。 如針對(duì)混合動(dòng)力轎車體積小、 電池結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn), 開(kāi) 發(fā)了集中控制式電池管理系統(tǒng);針對(duì)混合動(dòng)力客車或純電動(dòng)車電池多為分體式安裝的特點(diǎn), 開(kāi)發(fā)了分布式電池管理系統(tǒng)。 同時(shí), 在電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面, 考慮到產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)的需 要,優(yōu)化設(shè)計(jì)了電池管理系統(tǒng)的軟硬件和結(jié)構(gòu)。該校研制開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品在一汽、東風(fēng)電動(dòng)、重 慶長(zhǎng)安、天津清源等企業(yè)得到實(shí)際應(yīng)用,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),申報(bào)并獲多項(xiàng)發(fā)明專利。北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副

6、教授張維戈參與了2008年北京奧運(yùn)會(huì)純電動(dòng)大巴項(xiàng) 目。 據(jù)他介紹, 北京交通大學(xué)從1997年開(kāi)始電動(dòng)汽車充電和電池管理技術(shù)的研究, 依據(jù) 電池不同布局方式開(kāi)發(fā)了集中式、 集散式和分散式電池管理系統(tǒng), 先后在汕頭國(guó)家電動(dòng)汽車 試驗(yàn)示范區(qū)、東風(fēng)混合動(dòng)力客車、北京121路純電動(dòng)公交示范線、北京雙電源無(wú)軌電車、 奧運(yùn)用純電動(dòng)大巴、 世博會(huì)樣車等項(xiàng)目上得到實(shí)際應(yīng)用, 積累了大量裝車經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行數(shù) 據(jù)。北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說(shuō), 在電池管理系統(tǒng)研發(fā)方面, 該公司通過(guò) 與北京交通大學(xué)合作,向客戶提供電池包,包括電池、電池管理系統(tǒng)及電池箱?！澳壳拔覀?正在為北京市西城區(qū)電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車提供電池包,

7、計(jì)劃9月份推出30輛”。據(jù)婁陽(yáng)介紹, 哈爾濱冠拓電源設(shè)備有限公司2003年開(kāi)始進(jìn)行電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與 開(kāi)發(fā);2004年該公司自主研發(fā)的電動(dòng)汽車充電站和電池管理系統(tǒng)被列入國(guó)家火炬計(jì)劃, 并開(kāi)始產(chǎn)品化應(yīng)用; 2008年該公司的電池管理系統(tǒng)和充電機(jī)在奧運(yùn)景觀車北京前門 大街鐺鐺車上成功應(yīng)用。 “目前公司的電池管理系統(tǒng)已經(jīng)累計(jì)應(yīng)用2000余套, 涉及電動(dòng) 大巴、中巴、轎車、游艇、潛艇、深海探測(cè)裝置、通信基站后備電源等領(lǐng)域,積累了大量的 應(yīng)用數(shù)據(jù)和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。 目前, 公司已與國(guó)內(nèi)主要的動(dòng)力鋰電池廠商、 電動(dòng)汽車廠商形 成密切合作關(guān)系, 產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)20多個(gè)省市得到應(yīng)用, 并直接或間接出口美國(guó)、 日

8、本、 德國(guó)、 法國(guó)、英國(guó)、意大利、阿聯(lián)酋、埃及等國(guó)家”。產(chǎn)業(yè)化需共同努力“從總體上看, 我國(guó)開(kāi)發(fā)的大部分電池管理系統(tǒng)都達(dá)到了功能實(shí)現(xiàn), 但在功能的完備性、 狀態(tài)估計(jì)的準(zhǔn)確性、 工程應(yīng)用的可靠性上與豐田、 本田等具有成熟的新能源汽車規(guī)?；瘧?yīng)用 經(jīng)驗(yàn)的跨國(guó)汽車企業(yè)相比還存在明顯差距。 ”林成濤認(rèn)為, 電池系統(tǒng)是制約我國(guó)新能源汽車 產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸, 其中既包括電池組本身, 也包括電池管理系統(tǒng)。 而決定電池管理系統(tǒng)行 業(yè)發(fā)展的主要因素有三點(diǎn), 一是電池管理系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)程度, 即技術(shù)水平; 二是新能源汽 車的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模; 三是電池管理系統(tǒng)研制單位、 電池設(shè)計(jì)生產(chǎn)單位和整車企業(yè)之間的協(xié)作機(jī) 制?！霸诋?dāng)

9、前動(dòng)力電池性能還不能達(dá)到要求的情況下, 通過(guò)電池管理系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)動(dòng)力電池性 能的不足是一個(gè)有效的途徑,但電池管理系統(tǒng)只能在有限范圍內(nèi)彌補(bǔ)動(dòng)力電池性能的不足。成本和市場(chǎng)需求問(wèn)題制約了當(dāng)前電池管理系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展。 ”齊鉑金建議, 官產(chǎn)學(xué)研各方應(yīng) 進(jìn)一步加大投入,促進(jìn)電池管理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展?！皩?shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化, 需要從電池管理系統(tǒng)技術(shù)研究、 電池管理系統(tǒng)聯(lián)合開(kāi)發(fā) 機(jī)制、提高電池管理系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝水平等方面努力?！绷殖蓾硎?。張維戈介紹說(shuō),電池管理系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng),需要電池生產(chǎn)、 管理和使用多方面的密切配合和技術(shù)攻關(guān)。 電池管理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化方面, 由于不同企業(yè)的電池 存在較明

10、顯的差異, 且電池性能逐步升級(jí), 電池狀態(tài)估算方法和使用方法都會(huì)隨之變化, 這 給電池管理系統(tǒng)研發(fā)帶來(lái)較大困難。 因此, 需要電池和電池管理系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)密切配合, 深 入分析電池內(nèi)部電化學(xué)本質(zhì)和外部表現(xiàn)之間的聯(lián)系,有效增強(qiáng)電池管理系統(tǒng)的性能。同時(shí), 車輛電池包設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電池的溫度場(chǎng)的分析和測(cè)試, 完善電池箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)和線速的優(yōu)化 設(shè)計(jì), 增強(qiáng)安全性和可靠性。 此外, 電池包的規(guī)格和接口標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于電池管理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化 也具有重要的推動(dòng)作用?！坝捎陔妱?dòng)汽車相關(guān)的動(dòng)力電池、充電站、電池管理系統(tǒng)、電池箱等缺乏相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),造 成用戶對(duì)電池管理系統(tǒng)需求的多樣性, 帶來(lái)了電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多樣性。 因此,

11、要實(shí)現(xiàn)新 能源汽車電池管理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化, 首先應(yīng)盡快制定電動(dòng)汽車相關(guān)部件、 接口的標(biāo)準(zhǔn)。 ”婁陽(yáng)表 示,目前該公司已具備批量化生產(chǎn)能力,其產(chǎn)品具有可靠性、穩(wěn)定性好,性價(jià)比、滿意度高 等特點(diǎn)。“電池管理系統(tǒng)行業(yè)的關(guān)鍵壁壘是整車企業(yè)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)品一致性、 可靠性、 安全性的嚴(yán)格 要求, 而中國(guó)在微處理器芯片領(lǐng)域的弱勢(shì)地位是電池管理系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的最大障礙。 ”天相 投資顧問(wèn)汽車分析師李孟海認(rèn)為, 電池管理系統(tǒng)行業(yè)最重要的潛在進(jìn)入者是汽車電控系統(tǒng)供 應(yīng)商。 隨著新能源汽車產(chǎn)銷量繼續(xù)上升, 電池管理系統(tǒng)行業(yè)的集中度將逐漸提升。 當(dāng)新能源 汽車戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)逐漸培育成型,未來(lái)衡量一個(gè)城市或地區(qū)發(fā)展的標(biāo)志可能不再是整

12、車企業(yè), 而是包含電池管理系統(tǒng)在內(nèi)的汽車電控系統(tǒng)企業(yè)。記者手記電池管理系統(tǒng)行業(yè)呼喚復(fù)合型人才于丹記者曾經(jīng)在采訪一位新能源汽車的大力倡導(dǎo)者時(shí)遭遇這樣的尷尬面對(duì)記者的提問(wèn), 該人士反問(wèn):“什么是電池管理系統(tǒng)?”新能源汽車電池管理系統(tǒng)行業(yè)相對(duì)冷門, 了解的人 不多,專業(yè)人才更少,或許也是這一行業(yè)的尷尬。我國(guó)電池管理系統(tǒng)研發(fā)呈現(xiàn)出高校主導(dǎo)的局面。 隨著新能源汽車的不斷升溫, 越來(lái)越多 的企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到電池管理系統(tǒng)在新能源汽車產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的重要作用, 看到其背后蘊(yùn)藏的 巨大商機(jī)而渴望掘金; 但另一方面, 電池管理系統(tǒng)行業(yè)在整個(gè)汽車業(yè)相對(duì)冷門, 雖然“十五” 國(guó)家863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)、 “十一五”國(guó)

13、家863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重大專項(xiàng) 的實(shí)施, 為我國(guó)汽車工業(yè)培養(yǎng)了一批懂得汽車電控技術(shù)、 電池及其管理系統(tǒng)技術(shù)、 電機(jī)及其 控制系統(tǒng)技術(shù)等新能源汽車核心技術(shù)所需的高端人才, 但是因?yàn)槠嚠a(chǎn)業(yè)上下游聯(lián)動(dòng)效應(yīng)較弱, 使得該行業(yè)人才流失較為嚴(yán)重, 很多專業(yè)技術(shù)人才被迫轉(zhuǎn)行, 而有著巨大人才需求的企 業(yè)卻找不到這類人才。電池管理系統(tǒng)行業(yè)作為一個(gè)新興的、 多學(xué)科交叉的行業(yè), 對(duì)從業(yè)人員提出了較高的要求。 “電池管理系統(tǒng)行業(yè)的研發(fā)人員知識(shí)面要廣, 不僅要熟悉動(dòng)力電池的基本原理及其特性, 同 時(shí)還應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車的相關(guān)技術(shù)有所了解,還需具有電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、 傳感技術(shù)以及相關(guān)的軟硬件設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)?！?北京航空航天大學(xué)機(jī)械學(xué)院材料 加工與控制工程系主任齊鉑金表示?！皟H僅懂得電池管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 ”清華大學(xué)汽車 工程系黨委副書(shū)記林成濤表示, 成為電池管理系統(tǒng)行業(yè)的核心技術(shù)人員, 必須在具備軟硬件 設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上全面掌握電池的工作特性, 同時(shí)深入了解整車對(duì)電池管理系統(tǒng)的要求。 在 產(chǎn)業(yè)化方面,還需要掌握規(guī)模化生產(chǎn)條件下降低產(chǎn)品成本的技能?！半姵毓芾硐到y(tǒng)的研發(fā)過(guò)程體現(xiàn)了行業(yè)的知識(shí)密集型特點(diǎn), 對(duì)人才和技術(shù)