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能源管理系统关键技术仍待突破
作者: 黄晓天 来源: 中国汽车报 日期: 2010年03月29日

近年来,随着国家新能源战略的确立,我国新能源汽车的发展前景日益明朗,加入该行业的企业越来越多,各大汽车企业也加大了电动汽车的研发力度,电动汽车下线、上市的消息此起彼伏。电动汽车的普及似乎就要成为现实。

电动汽车离我们究竟有多远?它离产业化还有多少路要走?近日,记者在与几位业界专家和相关企业人士的交流中发现,他们的意见相当一致:电动汽车的产业化是必然趋势,但依然存在许多技术难题和短板。三大核心技术目前都远未成熟,车载能源管理系统(BMS,也称电池管理系统)是亟待突破的关键技术之一。

观念与认识

据专家介绍,能源系统是电动汽车的三大核心技术之一,它好比传统汽车的发动机,是电动汽车的“心脏”。它在电动汽车整车成本中所占比例达1/3,直接关系到电动汽车的质量水平与安全性。而能源管理系统是这一核心技术的重要组成部分。由于车用动力系统是一个巨大的电池组,由几十只甚至几百只电池组成,因此,电池的一致性、均衡性至关重要,它关系到电池的寿命和安全。能源管理系统的功能是监测每一只电池的状态和电池组的电量、健康度及高压漏电检测,要保证这几百只电池的均衡性,其重要性显而易见。近年来,锂离子电池由于性能优越,已成为动力电池的主流,国内外对锂离子电池技术研发的投入也非常大。由于锂电池的特性,能源管理系统的作用就更加重要。

目前,业界对能源管理系统的认识已经达成共识。产学研结合从事能源管理系统研究的越来越多,同济大学是国内较早涉足这项研究的高校。据同济大学汽车系魏学哲博士介绍,2005年10月,同济大学在现在的科技部部长万钢的倡议下,与来自北美的芯片开发商凹凸科技(O2 Micro)建立了汽车电子应用技术联合实验室,将凹凸科技的芯片应用于为超越系列燃料电池汽车研发的燃料电池和储能电池管理系统。如今,该实验室与上汽集团等联合开发的电池管理系统已成功应用在上海世博会的燃料电池汽车上。去年7月,中科院电工所也与凹凸科技成立了联合实验室,从事能源管理系统的研发与推广。据实验室主任王丽芳研究员介绍,实验室一直在做锂电池的BMS,目前使用该公司芯片的车用锂电池管理系统已经完成台架试验,正在准备做装车试验。

现状与问题

尽管车载能源管理系统作为电动汽车的一项关键技术,已引起业界高度重视,目前产学研结合从事相关研究的机构也很多,但仍存在很多问题。

首先,从研发现状看,截至目前,国内外还没有成熟的解决方案,处于摸索与试验阶段。虽然也有不少装车试用的案例,但从业界专家介绍的情况看,国内外都没有达到产业化水平。

另一方面,因为电动汽车整体没有达到产业化程度,没有批量上市,因而缺少实车试用数据,也制约了该项技术的进一步完善与成熟。王丽芳赞同政府推出的“十城千辆”计划,她认为,只有收集到更多的实车使用数据,才能更多、更早地发现问题、解决问题,使技术更快成熟起来。

国家“863计划”中两家锂离子电池配套企业之一的比克国际副总经理崔柯说,目前纯电动车的瓶颈是技术、性能的稳定性。而车用动力电池的技术瓶颈主要在能源管理系统。现在有很多企业在做这个产品,但技术、性能都不稳定,各家做的也都不一样,可以说是鱼龙混杂。

有关专家指出,随着电动汽车产业化的推进,能源管理系统的研发如果不能尽快改变目前这种无序状态,在未来一两年内很可能成为整个产业发展的瓶颈。

前景与趋势

谈到未来的发展前景,王丽芳认为,从长远看,电动汽车的产业化是必然趋势,但纯电动汽车并非惟一发展趋势,混合动力也会有市场。这是因为纯电动汽车的核心——能源系统要有很大突破,而目前电池和能源管理系统都没有非常成熟的产品。目前,相关标准正在加紧制定中,一些国家标准已经进入征求意见阶段。

随着更多科研院所的介入,能源管理系统将加快相关技术的完善与产品化进程。业界专家认为,要想获得成熟的解决方案,必须大量增加实车应用,在试用中不断发现和解决问题,才能使技术逐步成熟。电动汽车的产业化需要汽车、电池和管理系统各方面协调发展,哪一方面都不能偏废。只有最好的汽车配合最好的动力电池和最好的能源管理系统,才能生产出最好的电动汽车,电动汽车的产业化才可能真正实现。

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相关链接

什么是车载能源管理系统

能源系统是电动汽车的核心组成部分,主要由电池、车载能源管理系统、充电系统和DC/DC系统等组成。电池系统目前主要采用锂电池(磷酸铁锂和锰酸锂等)、镍氢电池和铅酸电池。目前铅酸电池和镍氢电池都已进入成熟期,锂电池还处在发展期。

我国锂电池的生产和研发目前处于世界领先地位,不可忽视的是,日本、美国和韩国的锂电池公司也在积极开发,并且在规模量产的经验方面占有优势。在近一两年内,国内锂电池的投资呈现“井喷”态势,但是需要防止投资泡沫的出现。

车载能源管理系统是集电池信息采集、电量估计、报警,通讯、热管理以及均衡功能的电子系统,是衔接电池和其他车载系统的桥梁,也是车载能源系统的核心。目前车载能源管理系统尤其是锂电池的车载能源管理系统,一直没有被提到一个被足够重视的地位,已经逐渐成为产业的一个阶段性发展瓶颈。

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