鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:4530次 | 2018年11月06日
動力鋰電池BMS主動均衡技術(shù)分析
因?yàn)殡妱悠囂峁﹦恿Φ?a href="/keywords/lidianchi/" class = "seo-anchor" data-anchorid=120 target="_blank">鋰電池具有能效比高,循環(huán)壽命長等特點(diǎn),一致性不好也是其固有的不足,如何彌補(bǔ)這一劣勢?業(yè)界最為推崇的是主動均衡技術(shù)??屏蠦MS主動均衡技術(shù)已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利,并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模銷售。
成功開發(fā)并批量銷售了帶主動均衡技術(shù)的BMS產(chǎn)品
在電動汽車的實(shí)際運(yùn)行過程中,電池管理系統(tǒng)(BMS)起著至關(guān)重要的作用。BMS要實(shí)現(xiàn)單體電池間的均衡,實(shí)時監(jiān)測動力電池組的整體工作狀態(tài),并準(zhǔn)確估測動力電池組的荷電狀態(tài)(SOC,即電池剩余電量),防止電池發(fā)生過充和過放,從而確保電池組可靠、高效地運(yùn)行。
深圳市科列技術(shù)有限公司市場總監(jiān)仝瑞軍在接受本刊采訪時表示,目前市場上的BMS產(chǎn)品多數(shù)是被動開發(fā),即先滿足動力鋰電池廠家基本電壓采集需求,接著是保護(hù)需求,再就是均衡需求
他指出:“BMS廠家現(xiàn)在應(yīng)該從被動需求轉(zhuǎn)到主動探索這個階段上來,要站在車廠、充電站和電池廠這個高度上來規(guī)劃產(chǎn)品,并逐漸引導(dǎo)和建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),使BMS的競爭從無序變成有序,BMS技術(shù)還需要很大的突破,包括主動均衡、SOC準(zhǔn)確度等。”
據(jù)介紹,科列公司已經(jīng)成功開發(fā)并批量銷售了帶主動均衡技術(shù)的BMS?!拔覀児鹃_發(fā)的BMS均衡電流可達(dá)5A,在轉(zhuǎn)換效率方面也逐步提高到90%以上,能有效彌補(bǔ)各電池之間的差異。針對電池使用的分散、移動等特點(diǎn),開發(fā)了無線數(shù)據(jù)傳輸后臺;并在整個BMS系統(tǒng)內(nèi)部外部采用CAN總線傳輸;針對我們的產(chǎn)品做了大量的EMC設(shè)計(jì)和測試??梢宰院赖恼f,這幾點(diǎn)我們已經(jīng)走在了行業(yè)的前列?!辟谌疖娬f:“BMS是個系統(tǒng)工程產(chǎn)品,需要和多方配合,包括策略的制定尤為重要,這需要豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的開發(fā)能力,我們具備這個優(yōu)勢?!?br/>
已經(jīng)服務(wù)于公交系統(tǒng)效果良好
2011年8月12日至23日于深圳舉行的第26屆世界大學(xué)生夏季運(yùn)動會,深圳市政府共投入2011輛新能源汽車,其中新能源公交車1649輛(混合動力公交大巴1350輛、混合動力雙層大巴20輛、純電動公交大巴253輛、純電動中巴26輛),純電動出租車300輛。其中,逾70%的混合動力大巴使用了科列技術(shù)公司生產(chǎn)的BMS。
“能服務(wù)于世界最大的電動車運(yùn)行城市——深圳,我們深感榮幸。這要得力于我們和電池廠的緊密合作?!辟谌疖娭赋?,電池和管理系統(tǒng)是一個整體,是不可分割的一部分??屏屑夹g(shù)公司很重視電池廠根據(jù)自己的電池的特點(diǎn)以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋的需求,也很重視和車廠的溝通?!拔覀兊漠a(chǎn)品是電池廠、車廠和充電站運(yùn)行商之間的一個橋梁,雖然BMS設(shè)備金額很小,但起到了至關(guān)重要的紐帶作用。我們都有一個共同的目標(biāo)——服務(wù)好大運(yùn)?!彼嬖V本刊,科列技術(shù)公司與其合作伙伴針對此前運(yùn)行中遇到的問題反復(fù)溝通協(xié)調(diào),做到最好的策略控制,才使得深圳大運(yùn)會新能源車輛順利的批量投運(yùn)。
據(jù)介紹,除深圳之外,作為大小金龍車廠的所在地,廈門市也在大力推廣電動汽車??屏屑夹g(shù)公司已經(jīng)配合當(dāng)?shù)仉姵貜S批量服務(wù)于廈門公交,效果良好。
消除安全隱患:產(chǎn)品質(zhì)量是根本標(biāo)準(zhǔn)與合理使用是手段
2011年在全球范圍內(nèi)發(fā)生了多起電動汽車自燃事件,使得原本飽受爭議的電動汽車因“安全問題”而被推到風(fēng)口浪尖。
電動汽車安全方面的隱患主要集中在三個方面,分別是高能量動力電池有燃燒的隱患;電動汽車有高電壓、大電流的回路,如果人體接觸會造成傷害;電磁波輻射。
仝瑞軍表示,電動汽車運(yùn)行中發(fā)生的起火、燃燒等安全性問題,雖然在新生事物發(fā)展之初都會出現(xiàn)的,但是也給我們一種警示——“一定要把產(chǎn)品做好才能推向市場”。
他指出,由于鋰電池的并聯(lián)特性不好,所以電池制造商在生產(chǎn)時盡量把電壓做高,但電壓高了會就產(chǎn)生安全問題。電動汽車的特點(diǎn)是移動、裸露、運(yùn)行環(huán)境差等,這就要求一定安裝高壓安全檢測裝置,在發(fā)生漏電跡象的情況下報警??屏屑夹g(shù)公司的高壓模塊集成了在電力和UPS高壓直流蓄電池的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),具有安全可靠的高壓預(yù)警功能。
“關(guān)于電磁輻射的問題,對鋰電池是個誤區(qū),鋰電池基本不存在輻射,輻射主要來源于驅(qū)動和電機(jī)系統(tǒng)?!?br/>
據(jù)了解,鋰電池本身無輻射。電池放電反應(yīng)改變原子內(nèi)部結(jié)構(gòu),只是化學(xué)反應(yīng),也不產(chǎn)生輻射。電池在使用時,電流產(chǎn)生的電磁波會有微弱的輻射,不過其對人體產(chǎn)生的影響還需要進(jìn)一步證實(shí)。
仝瑞軍解釋說,驅(qū)動和電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射,通過車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備供應(yīng)商的努力,已經(jīng)不存在安全問題了。他強(qiáng)調(diào)說,為了真正做到電動車的安全、合理使用,建立一系列的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是非常有必要的。
主動均衡技術(shù)有效延長動力電池壽命,并降低使用成本
調(diào)查顯示,消費(fèi)者對電動汽車動力電池的壽命和成本較為關(guān)注。據(jù)介紹,科列BMS自誕生之初就非常關(guān)注電池的壽命和成本問題。
如何保護(hù)好鋰電池?這包括過充過放過溫等保護(hù),只有保護(hù)好了才能正確使用鋰電池。鋰電池的優(yōu)勢是能效比高,循環(huán)壽命長等,但一致性不好也是其固有的不足,如何補(bǔ)償鋰電池這一劣勢,業(yè)界內(nèi)最為推崇的是主動均衡技術(shù)?!斑@二種都是保證動力電池壽命的重要之選,科列公司不但做到了,而且主動均衡技術(shù)在業(yè)界首家實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模銷售,也獲得國家發(fā)明專利。”
仝瑞軍表示,在不增加銷售價格的同時,科列的產(chǎn)品提供比同行更多的功能,這實(shí)際上也是降低了用戶的采購成本。目前動力鋰電池一個比較大的成本是維護(hù)成本,科列開發(fā)了鋰電池管理系統(tǒng)的無線后臺監(jiān)控系統(tǒng),可以實(shí)時的檢測到鋰電池的運(yùn)行狀況,顯著緩解電池廠家的售后服務(wù)難度,并使售后服務(wù)更精準(zhǔn),成本更低。
寒冷天氣中鋰電池低溫啟動技術(shù)是運(yùn)行的關(guān)鍵
如何保證在低溫天氣中正常運(yùn)行,也是目前推廣電動汽車需要解決的問題。據(jù)了解,我國東北地區(qū)由于冬季時間較長,氣溫較低,有些城市冬季的氣溫甚至在-20℃以下,這給電動汽車的推廣帶來一定程度上的阻礙。
以長春為例,長春市雖然是新能源汽車試點(diǎn)城市之一,市場上卻不見電動汽車的蹤影。據(jù)了解,由于氣候寒冷以及配套設(shè)施不足,長春純電動公交以及乘用車暫時為零,目前上路的新能源汽車均為混合動力車型,并且是氣電混合車型,以燃?xì)鉃橹鳌?br/>
仝瑞軍告訴本刊,要解決電動汽車在低溫環(huán)境中運(yùn)行,需要從兩個方面著手:一是低溫鋰電池的研究開發(fā),國外一些廠家如法國的SAFT,英國的AGM,鋰電池可以在-40°C到60°C的溫度范圍工作;另一方面是封裝(PACK)時做一些加熱裝置,針對這個問題,科列的BMS提供了專門的加熱控制接口,可以根據(jù)溫度控制電池箱是否需要加熱,也可以根據(jù)電池特性自動調(diào)整電池的保護(hù)點(diǎn),以適應(yīng)低溫工作。一旦電池工作起來,溫度自然上升?!捌鋵?shí)就是解決鋰電池低溫啟動問題?!?br/>
國內(nèi)電動汽車行業(yè)仍處于組裝階段創(chuàng)新能力和核心技術(shù)是競爭制勝之源
有觀點(diǎn)認(rèn)為鋰電池并不是最佳的電動汽車動力之選,氫燃料電池成為探索的重點(diǎn),未來電動汽車的動力技術(shù)將呈現(xiàn)何種趨勢?仝瑞軍認(rèn)為,電池技術(shù)是一直進(jìn)步的,目前各種材料的電池都在嘗試,但是我們要找到一種能商業(yè)化的電池。能夠帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。至少目前看來鋰電池是一種比較好的方案?!安还苁褂媚姆N電池,企業(yè)一定要有創(chuàng)新性,要掌握核心技術(shù)?!?br/>
整車廠涉足動力電池是必然趨勢。當(dāng)燃油車變成電動車時,無論成本還是核心技術(shù)都變成了鋰電池、驅(qū)動器和整車控制系統(tǒng)等,如果整車廠不做動力電池,也無法推動電動汽車的發(fā)展。即使不自己做也會通過并購、控股等方式參與到這場盛宴中來。
仝瑞軍認(rèn)為,我國新能源電動車的整體水平還有待提高,基本上還是處于組裝階段,創(chuàng)新能力不足,目前電動車的發(fā)展主要還是跟著國家政策走,市場化還需要很長時間?!皣掖罅Ψ龀质钦_的,引導(dǎo)國內(nèi)廠商盡快走向國際水平。這就需要整車及其配套廠盡快形成自己的核心技術(shù),否則國外廠家進(jìn)入后,又變成了一個代工廠??上驳氖菄鴥?nèi)的一些鋰電池、管理系統(tǒng)、驅(qū)動器、電機(jī)廠等已經(jīng)具備了與國際產(chǎn)品的競爭能力。但這需要一個行業(yè)有序的引導(dǎo),形成合力,才能占領(lǐng)市場。燃油車我們落后了世界,真誠希望在電動汽車方面我們走在世界前列!”
產(chǎn)品種類會逐步擴(kuò)展堅(jiān)持“CLEAR”宗旨不變
仝瑞軍表示,科列雖然是一家年輕的公司,但在產(chǎn)品開發(fā)方面比較成熟,公司主要人員均有國內(nèi)國際大公司工作背景,有著優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)和銷售經(jīng)驗(yàn),所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在市場上保有量都在幾萬套以上。據(jù)了解,科列公司目前主要產(chǎn)品為鋰電池管理系統(tǒng),隨著市場的開拓將圍繞鋰電池各個環(huán)節(jié),提供一些鋰電相關(guān)的產(chǎn)品(包括充電機(jī)等)。
“將來公司還會擴(kuò)展到其它領(lǐng)域,但我們產(chǎn)品的宗旨始終是這五個字母‘CLEAR’,可以解釋為:清潔Clean,致力于潔凈能源的開發(fā)和利用;低碳Lowcarbon,有利于促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展;高效Efficient,開發(fā)高效的電力電子變換器;實(shí)用Applied,更加易于維護(hù);可靠Reliable,冗余化設(shè)計(jì),更加可靠?!?br/>
據(jù)介紹,科列公司很重視知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)。成立不到2年的時間,已申請了包括發(fā)明專利“主動均衡技術(shù)”在內(nèi)的6個專利,“科列均衡控制軟件”在內(nèi)的8個軟件著作權(quán)登記。并順利獲得深圳市雙軟企業(yè),接下來正在申請國家高新技術(shù)企業(yè)。也和西安交通大學(xué)等建立了良好的校企合作關(guān)系。
“我們公司伴隨著國內(nèi)新能源鋰電行業(yè)進(jìn)步而發(fā)展,實(shí)實(shí)在在做些力所能及的產(chǎn)品,為中國的新能源事業(yè)添磚加瓦?!?/p>
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