新能源汽車技術的核心和本質在于其關鍵零部件技術和關鍵零部件技術基礎上的整車集成技術,只有全面解決電機、電池及電池管理系統(tǒng)等關鍵零部件技術難題,才有可能實現(xiàn)新能源汽車的大發(fā)展。

國務院近期發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)調整和振興規(guī)劃》提出,到2011年,“新能源汽車專用零部件技術達到國際先進水平。重點支持新能源汽車動力模塊產(chǎn)業(yè)化。掌握新能源汽車專用發(fā)動機和動力模塊(電機、電池及管理系統(tǒng)等)的優(yōu)化設計技術、規(guī)模生產(chǎn)工藝和成本控制技術”。
“這一政策導向非常重要?!鼻迦A大學汽車工程系黨委副書記林成濤近日向記者表示,“新能源汽車技術的核心和本質在于其關鍵零部件技術和關鍵零部件技術基礎上的整車集成技術,只有全面解決電機、電池及電池管理系統(tǒng)等關鍵零部件技術難題,才有可能實現(xiàn)新能源汽車的大發(fā)展?!?/P>
電池管理系統(tǒng)擔負重要使命
電池管理系統(tǒng)是新能源汽車必備的重要零部件,與動力蓄電池組共同構成電池系統(tǒng),為新能源汽車提供動力。電池管理系統(tǒng)的具體任務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行數(shù)據(jù)通訊、估計電池組的工作狀態(tài)(包括電池的荷電狀態(tài)和健康狀態(tài))、對電池實施熱管理、電池組之間單體的電量均衡、電池系統(tǒng)故障診斷及報警6項,有的還具備充電管理的能力。
北京航空航天大學機械學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)對電動汽車的重要性表現(xiàn)在3個方面:首先,動力電池的安全運行是電動汽車安全、可靠運行的重要保障,而電池管理系統(tǒng)是實時監(jiān)測動力電池工作參數(shù)、保證動力電池安全運行的關鍵系統(tǒng);其次,動力電池的合理使用有利于提高電動汽車的動力性、安全性,降低排放,整車依據(jù)電池狀態(tài)信息如動力電池的荷電狀態(tài)、可用功率等制定合適的控制策略,而電池狀態(tài)信息的來源就是電池管理系統(tǒng);第三,電池管理系統(tǒng)通過對動力電池工作參數(shù)的監(jiān)測和對電池狀態(tài)的估計,可以使動力電池工作在最佳工作區(qū),避免過充和過放,提高使用效率、延長使用壽命。
“單體動力電池要保持一致性很難,需要用電池管理系統(tǒng)來補充??梢哉f電池管理系統(tǒng)使動力電池在電動汽車上的使用成為了可能,因此電池管理系統(tǒng)是動力電池和電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關鍵?!惫枮I冠拓電源設備有限公司董事長婁陽向記者介紹。
從研發(fā)走向應用
經(jīng)過國家“十五”、“十一五”期間對電動汽車研發(fā)的支持,國內很多高校、科研院所和企業(yè)積極開展電池管理系統(tǒng)的研發(fā)工作,并取得較大進展。
據(jù)了解,北京航空航天大學從2000年開始啟動電池管理系統(tǒng)的研發(fā)工作,“九五”末期研制開發(fā)出鋰離子動力電池的均衡充電及管理系統(tǒng),并在東風純電動轎車上試用。此后,北京航空航天大學配合國內多家動力電池研發(fā)單位承擔了“十五”國家863計劃電動汽車重大專項和“十一五”國家863計劃節(jié)能與新能源汽車重大專項動力電池及其管理系統(tǒng)的多項課題。
據(jù)齊鉑金介紹,北京航空航天大學研制的集中控制式和分布式電池管理系統(tǒng),針對不同的電池組采取合理的硬件結構形式。如針對混合動力轎車體積小、電池結構緊湊的特點,開發(fā)了集中控制式電池管理系統(tǒng);針對混合動力客車或純電動車電池多為分體式安裝的特點,開發(fā)了分布式電池管理系統(tǒng)。同時,在電池管理系統(tǒng)設計方面,考慮到產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)的需要,優(yōu)化設計了電池管理系統(tǒng)的軟硬件和結構。該校研制開發(fā)的產(chǎn)品在一汽、東風電動、重慶長安、天津清源等企業(yè)得到實際應用,積累了豐富的經(jīng)驗,申報并獲多項發(fā)明專利。
北京交通大學電氣工程學院副教授張維戈參與了2008年北京奧運會純電動大巴項目。據(jù)他介紹,北京交通大學從1997年開始電動汽車充電和電池管理技術的研究,依據(jù)電池不同布局方式開發(fā)了集中式、集散式和分散式電池管理系統(tǒng),先后在汕頭國家電動汽車試驗示范區(qū)、東風混合動力客車、北京121路純電動公交示范線、北京雙電源無軌電車、奧運用純電動大巴、世博會樣車等項目上得到實際應用,積累了大量裝車經(jīng)驗和實際運行數(shù)據(jù)。
北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司相關負責人介紹說,在電池管理系統(tǒng)研發(fā)方面,該公司通過與北京交通大學合作,向客戶提供電池包,包括電池、電池管理系統(tǒng)及電池箱?!澳壳拔覀冋跒楸本┦形鞒菂^(qū)電動環(huán)衛(wèi)車提供電池包,計劃9月份推出30輛”。
據(jù)婁陽介紹,哈爾濱冠拓電源設備有限公司2003年開始進行電池管理系統(tǒng)的設計與開發(fā);2004年該公司自主研發(fā)的電動汽車充電站和電池管理系統(tǒng)被列入國家火炬計劃,并開始產(chǎn)品化應用;2008年該公司的電池管理系統(tǒng)和充電機在奧運景觀車——北京前門大街鐺鐺車上成功應用。“目前公司的電池管理系統(tǒng)已經(jīng)累計應用2000余套,涉及電動大巴、中巴、轎車、游艇、潛艇、深海探測裝置、通信基站后備電源等領域,積累了大量的應用數(shù)據(jù)和豐富的工程經(jīng)驗。目前,公司已與國內主要的動力鋰電池廠商、電動汽車廠商形成密切合作關系,產(chǎn)品在國內20多個省市得到應用,并直接或間接出口美國、日本、德國、法國、英國、意大利、阿聯(lián)酋、埃及等國家”。
產(chǎn)業(yè)化需共同努力
“從總體上看,我國開發(fā)的大部分電池管理系統(tǒng)都達到了功能實現(xiàn),但在功能的完備性、狀態(tài)估計的準確性、工程應用的可靠性上與豐田、本田等具有成熟的新能源汽車規(guī)?;瘧媒?jīng)驗的跨國汽車企業(yè)相比還存在明顯差距?!绷殖蓾J為,電池系統(tǒng)是制約我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的關鍵瓶頸,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,一是電池管理系統(tǒng)功能的實現(xiàn)程度,即技術水平;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、電池設計生產(chǎn)單位和整車企業(yè)之間的協(xié)作機制。
“在當前動力電池性能還不能達到要求的情況下,通過電池管理系統(tǒng)來彌補動力電池性能的不足是一個有效的途徑,但電池管理系統(tǒng)只能在有限范圍內彌補動力電池性能的不足。成本和市場需求問題制約了當前電池管理系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展?!饼R鉑金建議,官產(chǎn)學研各方應進一步加大投入,促進電池管理系統(tǒng)技術的發(fā)展。
“實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化,需要從電池管理系統(tǒng)技術研究、電池管理系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)機制、提高電池管理系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝水平等方面努力?!绷殖蓾硎尽?/P>
張維戈介紹說,電池管理系統(tǒng)是一個多變量、非線性、強耦合的系統(tǒng),需要電池生產(chǎn)、管理和使用多方面的密切配合和技術攻關。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,電池狀態(tài)估算方法和使用方法都會隨之變化,這給電池管理系統(tǒng)研發(fā)帶來較大困難。因此,需要電池和電池管理系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)密切配合,深入分析電池內部電化學本質和外部表現(xiàn)之間的聯(lián)系,有效增強電池管理系統(tǒng)的性能。同時,車輛電池包設計時應加強對電池的溫度場的分析和測試,完善電池箱內部結構和線速的優(yōu)化設計,增強安全性和可靠性。此外,電池包的規(guī)格和接口標準化對于電池管理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化也具有重要的推動作用。
“由于電動汽車相關的動力電池、充電站、電池管理系統(tǒng)、電池箱等缺乏相應標準,造成用戶對電池管理系統(tǒng)需求的多樣性,帶來了電池管理系統(tǒng)設計的多樣性。因此,要實現(xiàn)新能源汽車電池管理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化,首先應盡快制定電動汽車相關部件、接口的標準?!眾潢柋硎?,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,性價比、滿意度高等特點。
“電池管理系統(tǒng)行業(yè)的關鍵壁壘是整車企業(yè)對系統(tǒng)產(chǎn)品一致性、可靠性、安全性的嚴格要求,而中國在微處理器芯片領域的弱勢地位是電池管理系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的最大障礙?!碧煜嗤顿Y顧問汽車分析師李孟海認為,電池管理系統(tǒng)行業(yè)最重要的潛在進入者是汽車電控系統(tǒng)供應商。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。當新能源汽車戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)逐漸培育成型,未來衡量一個城市或地區(qū)發(fā)展的標志可能不再是整車企業(yè),而是包含電池管理系統(tǒng)在內的汽車電控系統(tǒng)企業(yè)。
記者手記
電池管理系統(tǒng)行業(yè)呼喚復合型人才
記者曾經(jīng)在采訪一位新能源汽車的大力倡導者時遭遇這樣的尷尬——面對記者的提問,該人士反問:“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。
我國電池管理系統(tǒng)研發(fā)呈現(xiàn)出高校主導的局面。隨著新能源汽車的不斷升溫,越來越多的企業(yè)已經(jīng)認識到電池管理系統(tǒng)在新能源汽車產(chǎn)業(yè)化過程中的重要作用,看到其背后蘊藏的巨大商機而渴望掘金;但另一方面,電池管理系統(tǒng)行業(yè)在整個汽車業(yè)相對冷門,雖然“十五”國家863計劃電動汽車重大專項、“十一五”國家863計劃節(jié)能與新能源汽車重大專項的實施,為我國汽車工業(yè)培養(yǎng)了一批懂得汽車電控技術、電池及其管理系統(tǒng)技術、電機及其控制系統(tǒng)技術等新能源汽車核心技術所需的高端人才,但是因為汽車產(chǎn)業(yè)上下游聯(lián)動效應較弱,使得該行業(yè)人才流失較為嚴重,很多專業(yè)技術人才被迫轉行,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)作為一個新興的、多學科交叉的行業(yè),對從業(yè)人員提出了較高的要求?!半姵毓芾硐到y(tǒng)行業(yè)的研發(fā)人員知識面要廣,不僅要熟悉動力電池的基本原理及其特性,同時還應對電動汽車的相關技術有所了解,還需具有電子技術、計算機技術、自動控制技術、傳感技術以及相關的軟硬件設計等方面的知識和經(jīng)驗?!?北京航空航天大學機械學院材料加工與控制工程系主任齊鉑金表示。
“僅僅懂得電池管理系統(tǒng)的硬件設計技術和軟件設計技術還遠遠不夠?!鼻迦A大學汽車工程系黨委副書記林成濤表示,成為電池管理系統(tǒng)行業(yè)的核心技術人員,必須在具備軟硬件設計技術的基礎上全面掌握電池的工作特性,同時深入了解整車對電池管理系統(tǒng)的要求。在產(chǎn)業(yè)化方面,還需要掌握規(guī)?;a(chǎn)條件下降低產(chǎn)品成本的技能。
“電池管理系統(tǒng)的研發(fā)過程體現(xiàn)了行業(yè)的知識密集型特點,對人才和技術的復合性要求較高?!碧煜嗤顿Y顧問汽車分析師李孟海表示,電池管理系統(tǒng)行業(yè)的技術需求主要是信息技術,而復合型人才是電池管理系統(tǒng)行業(yè)人才需求的最重要特征。
采訪中業(yè)內人士一致認為,新能源汽車的真正發(fā)展首先需要將大量的研發(fā)資金投入到發(fā)動機電控系統(tǒng)、混合動力整車控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)和電動機控制系統(tǒng)的發(fā)展上來。電池系統(tǒng)是制約我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的關鍵瓶頸,而培養(yǎng)大批復合型人才,是破解這一瓶頸,實現(xiàn)新能源汽車大發(fā)展的關鍵。
Copyright 2004-2022 ChinaBus.Info All Rights Reserved 京公網(wǎng)安備 11010502038442號 京ICP備14048454號-2
版權所有:客車信息網(wǎng) 主辦單位:北京國脈中通文化傳媒有限公司