被低估的新能源汽车产业商机：电池管理系统

　　被低估的新能源汽车产业链商机系列：电池管理系统

　　中国新能源汽车产业“最短的一条腿”

　　2008年北京奥运会期间，为了服务奥运会，595辆新能源汽车云集京城，每一辆使用的都是高品质电池，代表了当时国内的最高技术水准，规模可谓空前绝。然而两个月之后，许多电动汽车已不堪重负，有关专家经过检测发现，由于多数车辆上的BMS电池管理系统未能发挥应有的作用，导致“电池组早期失效”，这批环保车辆最终只能停在被人遗忘的角落。

　　奥运环保车辆的曲折命运告诉我们，发展新能源汽车，中国不但需要技术更先进、品质更高的动力电池，更需要真正“坚强”的电池管理系统。

　　不幸的是，这是目前中国电动汽车行业发展中“最短的一条腿”。通常人们都说电动汽车有三大总成：牵引电机、控制器和动力电池。电池管理系统通常被划到电池领域，认为BMS只是蓄电池的一个附件，因此许多整车企业把BMS的选购配套、改进提高重任交给了给电池厂商。

　　然而，电池制造属于电化学行业，工厂的设备、人员配置、工艺管理人员的知识结构、实验设备、研究方向等工作，都是按照电化学行业的要求配置的，并不具备研发BMS电池管理系统的能力。虽然部分电池厂家也研发了自己的电池管理系统，但并不敢真正应用到车辆上，而是购买其他公司的BMS系统，至于实际效果，只有用一轮才知道。这种情况在电动汽车行业非常普遍，也就是人们常说的“懂电池的人不懂车，懂车的人不懂电池，懂车和电池的不懂电池管理”，动力电池管理系统的选择成了不断“试错”的过程。正是由于错误的认识和国内电池管理系统的楼后，造成了我国电动汽车十多年没能实现商用价值的困境。

　　锂电池现在的循环寿命，许多厂家已经能稳定达到1500次以上，由于价格高于铅酸电池，其循环寿命也只有达到1500次，电池的使用折旧价才能与铅酸电池相当。按每天一次充放电循环计算，电池理论上应该能在4年1个月内不更换电池。然而，锂电池的缺点是“娇气”，只要1次过充电或1次过放电，就会造成电池的永久性损坏。政府的政策补贴只能补贴到购车环节，不可能补贴到车辆的使用环节。如果BMS的管理能力不能把蓄电池循环寿命发挥出来，车辆的运行成本就会高于燃油车，电动车的商业运行就不能实现。

　　要说没有人看到电池管理系统的商机，不想伸手去拿这块“蛋糕”，那是绝对不正确的。现在几乎每个大中型电池生产厂商都对此开始涉足，国内专门生产BMS系统的中小企业也不下百家。然而真正能够做到上车应用的国产产品就已经不多，能够大规模投产的更是寥寥无几，多数只能对静态储能电池组进行管理。

　　电池管理系统有这么难吗？

　　电动汽车上的蓄电池组，通常都是由120个左右的单体电池串连起来进行工作。N个单节蓄电池串联成的蓄电池组的可靠性只有单节可靠性的1/N。电池组投入使用以后，其实际容量状态总是从均衡状态逐步向不均衡状态发展，而一组蓄电池中，容量最低的单节，以“桶板原则”的方式制约着蓄电池组的容量。蓄电池组的实际可使用容量数值，就是容量最低的单节容量数值。在充放电过程中，BMS要确保电池容量最低的电池不发生过充电或不过放电，做到这一点，电池就不会发生过早的非循环使用性损坏。

　　为了保证这一点，就需要对每一块单体电池进行管理，而电池管理系统还必须根据电池规格、容量等客户要求进行专门定制，在电池整体价格中占有相当的比重(如果采用进口产品价格会非常高昂)。据了解，电动车辆在后期维护中的消耗资金95%是用于电池的维护，而维护工作量的90%是用于对电池的维护，而有效的电池管理系统可以减轻至少一半的维护量，并使电池报废量减少一半。

　　安徽力高新能总经理刘新天博士曾告诉电动车时代网记者，现在市场上BMS流行的方法是根据原始放电数据，经充放电循环后计算容量的增减量予以显示。这种方法是静态的测量，但电动车辆上的电量转换成化学能要受到的牵制因素非常多，精确计算的难度相当大，由于计算产生的偏差会积累，最后显示的数据就会误导用户错误地使用蓄电池。近几年来多家电动汽车在运营中出现的事故或问题，绝大多数都与不够完善的电池管理系统脱不了干系。

　　尽管汽车电源系统将电池组看作单个高压电池，每次都对整个电池组进行充电和放电，但电池控制系统必须独立考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量稍微低于其他电池，那么经过多个充电/放电周期后，其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡，那么它最终将进入深度放电状态，从而导致损坏，并最终形成电池组故障。为防止这种情况发生，每个电池的电压都必须监视，以确定充电状态。此外，必须有一个装置让电池单独充电或放电，以平衡这些电池的充电状态。车载电池器件之间在不同的电压上给进行通信带来了难以克服的挑战。许多国内企业面对这个挑战，只能选择退而求其次，选择“权宜之计”。

　　整车、电池企业的权宜之计不长久

　　于是，有的电动汽车厂商在找不到有效的电池管理系统之前，只能用降等的方式来使用电动车辆，电池组只能降等在“限制适用范围”内工作，而不能在“合理适用范围内工作”，这样蓄电池组的结构容量就无法发挥出来。目前许多正在应用的电动汽车对自己的电池组都有这样的限制。

　　有的中小企业干脆使用铅酸电池，这样就不需要车载BMS系统，维护工艺也较锂电池简单的多。但铅酸电池在轻型化、小型化以及续航里程方面已经没有太大的发挥空间，所以绝大部分汽车厂商最终还是选择锂电池作为最主要动力来源，而BMS系统的发展与锂电池的技术完善，将直接决定新能源汽车的推广速度。

　　BMS的价格与电池组中的单体数量成正比关系。合肥国轩嘉科的周威工程师告诉记者，以单体电池数量在100到200块的电动乘用车为例，BMS产品的价格在2000-5000美元之间，占电池组总成本的30%。作为动力和储能电池组中不可获取的重要部件，电池管理系统的市场规模正随着锂电池同步迅速扩张，2010年，中国BMS还只有5000万-6000万元的市场，而今年(2011年)便有望突破3亿元大关，预计到2020年全球BMS需求市场可达360亿元以上，是目前市场容量的160倍(价格在目前基础上下降一半的情况下)，年平均增势67%。目前国内BMS企业中仅成飞、亿能、力高(2010年占据20%市场份额)等少数几家企业技术实力较强，市场空间广阔。

　　今年4月1日，发改委发布了《外商投资产业指导目录》修订征求意见稿，其中包括：“新能源汽车关键零部件外资比例不超过50%”一项，对国外新能源汽车行业关键技术企业进入中国市场进行了部分限制。这反映了国家对未来新能源汽车市场的战略思考，对于BMS电池管理系统企业的自主关键技术研发、市场开拓都有明显的助益，关键在于中国企业能否把握机会，提升技术和管理能力。