中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)“最短的一條腿”

      2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，為了服務(wù)奧運(yùn)會(huì)，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(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的最高技術(shù)水準(zhǔn)，規(guī)?？芍^空前絕。

      然而兩個(gè)月之后，許多電動(dòng)汽車已不堪重負(fù)，有關(guān)專家經(jīng)過檢測(cè)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(yīng)有的作用，導(dǎo)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(yùn)環(huán)保車輛的曲折命運(yùn)告訴我們，發(fā)展新能源汽車，中國(guó)不但需要技術(shù)更先進(jìn)、品質(zhì)更高的動(dòng)力電池，更需要真正“堅(jiān)強(qiáng)”的電池管理系統(tǒng)。

      不幸的是，這是目前中國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展中“最短的一條腿”。通常人們都說電動(dòng)汽車有三大總成：牽引電機(jī)、控制器和動(dòng)力電池。電池管理系統(tǒng)通常被劃到電池領(lǐng)域，認(rèn)為BMS只是蓄電池的一個(gè)附件，因此許多整車企業(yè)把BMS的選購(gòu)配套、改進(jìn)提高重任交給了給電池廠商。

      韓國(guó)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(xué)行業(yè)，工廠的設(shè)備、人員配置、工藝管理人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、研究方向等工作，都是按照電化學(xué)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(yīng)用到車輛上，而是購(gòu)買其他公司的BMS系統(tǒng)，至于實(shí)際效果，只有用一輪才知道。這種情況在電動(dòng)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(dòng)力電池管理系統(tǒng)的選擇成了不斷“試錯(cuò)”的過程。正是由于錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)和國(guó)內(nèi)電池管理系統(tǒng)的樓后，造成了我國(guó)電動(dòng)汽車十多年沒能實(shí)現(xiàn)商用價(jià)值的困境。

      韓國(guó)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(dá)到1500次以上，由于價(jià)格高于鉛酸電池，其循環(huán)壽命也只有達(dá)到1500次，電池的使用折舊價(jià)才能與鉛酸電池相當(dāng)。按每天一次充放電循環(huán)計(jì)算，電池理論上應(yīng)該能在4年1個(gè)月內(nèi)不更換電池。

      然而，鋰電池的缺點(diǎn)是“嬌氣”，只要1次過充電或1次過放電，就會(huì)造成電池的永久性損壞。政府的政策補(bǔ)貼只能補(bǔ)貼到購(gòu)車環(huán)節(jié)，不可能補(bǔ)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(yùn)行成本就會(huì)高于燃油車，電動(dòng)車的商業(yè)運(yùn)行就不能實(shí)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(jī)，不想伸手去拿這塊“蛋糕”，那是絕對(duì)不正確的?，F(xiàn)在幾乎每個(gè)大中型電池生產(chǎn)廠商都對(duì)此開始涉足，國(guó)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(yīng)用的國(guó)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(duì)靜態(tài)儲(chǔ)能電池組進(jìn)行管理。

      電池管理系統(tǒng)有這么難嗎？

      電動(dòng)汽車上的蓄電池組，通常都是由120個(gè)左右的單體電池串連起來進(jìn)行工作。N個(gè)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(shí)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(shí)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(diǎn)，電池就不會(huì)發(fā)生過早的非循環(huán)使用性損壞。

      為了保證這一點(diǎn)，就需要對(duì)每一塊單體電池進(jìn)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(jìn)行專門定制，在電池整體價(jià)格中占有相當(dāng)?shù)谋戎?如果采用進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格會(huì)非常高昂)。

      據(jù)了解，電動(dòng)車輛在后期維護(hù)中的消耗資金95%是用于電池的維護(hù)，而維護(hù)工作量的90%是用于對(duì)電池的維護(hù)，而有效的電池管理系統(tǒng)可以減輕至少一半的維護(hù)量，并使電池報(bào)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(dòng)車時(shí)代網(wǎng)記者，現(xiàn)在市場(chǎng)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(jì)算容量的增減量予以顯示。

      這種方法是靜態(tài)的測(cè)量，但電動(dòng)車輛上的電量轉(zhuǎn)換成化學(xué)能要受到的牽制因素非常多，精確計(jì)算的難度相當(dāng)大，由于計(jì)算產(chǎn)生的偏差會(huì)積累，最后顯示的數(shù)據(jù)就會(huì)誤導(dǎo)用戶錯(cuò)誤地使用蓄電池。

      近幾年來多家電動(dòng)汽車在運(yùn)營(yíng)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(gè)高壓電池，每次都對(duì)整個(gè)電池組進(jìn)行充電和放電，但電池控制系統(tǒng)必須獨(dú)立考慮每個(gè)電池的情況。如果電池組中的一個(gè)電池容量稍微低于其他電池，那么經(jīng)過多個(gè)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(gè)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(jìn)入深度放電狀態(tài)，從而導(dǎo)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(gè)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(gè)裝置讓電池單獨(dú)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(jìn)行通信帶來了難以克服的挑戰(zhàn)。許多國(guó)內(nèi)企業(yè)面對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，只能選擇退而求其次，選擇“權(quán)宜之計(jì)”。

      整車、電池企業(yè)的權(quán)宜之計(jì)不長(zhǎng)久

      于是，有的電動(dòng)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(dòng)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(yīng)用的電動(dòng)汽車對(duì)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(hù)工藝也較鋰電池簡(jiǎn)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?jiǎng)恿碓?，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(jī)？

      BMS電池管理系統(tǒng)的商機(jī)有多大？

      BMS的價(jià)格與電池組中的單體數(shù)量成正比關(guān)系。合肥國(guó)軒嘉科的周威工程師告訴記者，以單體電池?cái)?shù)量在100到200塊的電動(dòng)乘用車為例，BMS產(chǎn)品的價(jià)格在2000-5000美元之間，占電池組總成本的30%。

      作為動(dòng)力和儲(chǔ)能電池組中不可獲取的重要部件，電池管理系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模正隨著鋰電池同步迅速擴(kuò)張，2010年，中國(guó)BMS還只有5000萬-6000萬元的市場(chǎng)，而今年(2011年)便有望突破3億元大關(guān)。

      預(yù)計(jì)到2020年全球BMS需求市場(chǎng)可達(dá)360億元以上，是目前市場(chǎng)容量的160倍(價(jià)格在目前基礎(chǔ)上下降一半的情況下)，年平均增勢(shì)67%。目前國(guó)內(nèi)BMS企業(yè)中僅成飛、億能、力高(2010年占據(jù)20%市場(chǎng)份額)等少數(shù)幾家企業(yè)技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)，市場(chǎng)空間廣闊。

      電池管理系統(tǒng)領(lǐng)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(dǎo)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(xiàng)，對(duì)國(guó)外新能源汽車行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)企業(yè)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行了部分限制。

      這反映了國(guó)家對(duì)未來新能源汽車市場(chǎng)的戰(zhàn)略思考，對(duì)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(chǎng)開拓都有明顯的助益，關(guān)鍵在于中國(guó)企業(yè)能否把握機(jī)會(huì)，提升技術(shù)和管理能力。

      BMS電池管理系統(tǒng)這個(gè)商機(jī)很“燙手”但也很火爆，你準(zhǔn)備好了嗎？