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2009-6-24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。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)的核心和本質(zhì)在于其關(guān)鍵零部件技術(shù)和關(guān)鍵

2、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

3、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。“單體動(dòng)力電池要保持一致性很難，需要用電池管理系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)充?？梢哉f(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)

4、業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵?！惫枮I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

5、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

6、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。“目前我們正在為北京市西城區(qū)電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車提供電池包，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

7、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(mén)大街鐺鐺車上成功應(yīng)用?！澳壳肮镜碾姵毓芾硐到y(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)模化

8、應(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)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?！饼R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)

9、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，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)?！眾潢?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