BMS技术不成熟掣肘新能源汽车发展 SOC估算精度提升是关键

BMS技术不成熟掣肘新能源汽车发展 SOC估算精度提升是关键

BMS乃电池系统大脑与神经系统 整车与电池厂商是主推

　　既然纯电动汽车即将迎来下一个市场爆发点，那么在此市场驱动下，BMS系统为何如此重要?在新能源汽车中充当何种角色?都有哪些厂商在做?

　　“做EV车型必须用BMS，因为电动汽车就少不了电池，”付俊伟告诉记者“BMS系统主要包含三方面：一个是电池本身，一个是对电池做安全检测的部分还有一个就是信息的显示部分。”据称目前松下的BMS IC可实现一颗单芯片带20挂电池。多个芯片可通过级联管理整个新能源汽车电池系统。

　　付俊伟进一步向记者展示，松下的该款单芯片在架构上可分为两个区域，一个区域用来做信息的检测，即电流电压的检测;一个区域用来做安全信息的检测，主要包含电路中是否有过电流过电压，然后做一个提示作用。这两个芯片合成一个整体，其中间利用一种硅工艺将其隔离，单个芯片便可以同时实现检测和信息显示的功能。

　　从整个行业模式上来看，邓杰告诉记者，由于新能源汽车正颠覆传统汽车市场，因此整个行业模式都发生了转变，汽车产业链条从原来的石油应用—汽车—消费者的链条转变成了电力—电力存储—电力应用—汽车—消费者这样的模式。邓杰指出：“在新的行业模式下，新能源汽车的使用使得零部件由国外厂商控制转变为国内供应商参与。所以除了BMS厂商以及极少部分整车厂在做电池管理系统的算法研究应用，其他车厂都是在跟零部件厂商一起做BMS，因此BMS厂商技术更专业，产品在市场竞争中也更有优势。”

　　此外在BMS功能上，邓杰表示目前的BMS只是作为一种功能件在应用，只能满足基本保护电池的各种功能，但是BMS除了是一种功能件还是一种安全件，但目前技术还未完全达到安全件标准，邓杰补充到：“一辆真正意义上的新能源汽车在质量品质上要求小于20ppm，而现在厂商均还没做到，但可以预计到2020年的话基本上可以实现。为此国新动力一直按这一要求在做BMS。”

　　田锋则表达了他不同的观点，他表示：“BMS的技术理论成熟，门槛不高，关键是各家在工程实现上各有特色，成本不同，因此可靠性不同”。BMS是相对专业的领域，主要涉及到传感器与功率控制器件，田锋指出，这与电池厂与车厂的核心能力是不同的，是相对独立的，即电池厂与整车厂在BMS方面处于差不多的技术与市场地位，因此可以说电池厂商和整车厂商在BMS上不分伯仲。

　　由此可以总结出，由于新能源汽车的引入，整个产业模式都发生了翻天覆地的变化，而BMS作为电池系统大脑与神经系统，在新能源汽车上的重要性不言而喻，因此迎来其发展的快速增长期。然而从现阶段来看，BMS的检测功能已经雏形初现，而安全功能却有待完善。因此这也正是BMS生产厂商的整车与电池厂商的发展点，如何通过BMS为新能源汽车品质提供更高的可靠性是整车厂商与BMS厂商共同的目标。

　　SOC估算保障纯电动汽车里程 电芯技术确保BMS安全

　　在国内，许多厂商都有在做BMS，但真正效果好的厂家并不是很多。究其原因就在于BMS中SOC参数的估算精度与鲁棒性较差。何为SOC参数?其对纯电动汽车的作用是什么?提高其精度的难点又有哪些呢?

　　邓杰解释称：“SOC主要就是形象的告诉驾驶者，这个车还有多少电就跟剩多少油一样，SOC预估出现误差太大的话就有可能车开到一半就无法再启动，因此SOC的精度型性和可靠性非常重要。”

　　对于SOC的检测流程，中电港在接受采访时告诉记者：“SOC就是剩余电量多少，其检测过程便是经过一次充放电的电压电流对时间进行积分便可以计算出电池的总电量，新能源汽车在使用过程中用电池总电量减去使用的电量便可以对电池的剩余电量即SOC进行估算。”

　　基于这一原理，中电港指出SOC预估出现偏差较大的原因之一就是检测的精度，另外一个就是工艺及制作材料的微小差异也会导致电池的电量本来就有一定区别，并且随着时间推移，有的电池老化速度比较快，造成在做检测的时候部分电池电量有80%，而有的却只剩70%，因此这也是造成SOC预估出错的原因之一。

　　对于国内外BMS整体SOC估算精度现状，邓杰表示：“其实国内和国外差距并不是特别大，国外精度在4%甚至3%，国内做到5%、6%是完全没有问题的。”但值得一提的是，国内和国外用户使用习惯的差别，国内用户在使用新能源汽车时会在SOC低于10%的情况下继续使用，但国外用户一般在SOC为20%的时候便不会再使用。邓杰提出，虽然按理论来说SOC在低于10%时仍然可以使用，但在此情况下使用新能源汽车会对电池的长寿命有所损伤。

　　田锋也对此表示赞同并做了一定概括，他表示目前BMS的相关理论是成熟的，关键在于整个电池系统各个环节是否符合预期。比如，电池在批次原料质量、工艺质量上面是否严格符合设计指标，BMS传感器、控制电路与软件的可靠性。这些问题主要是各个厂家在工程技术实现时候的技术与管理差异来决定的。

　　对于提高SOC精度难点，付俊伟提出：“SOC精度之所以难以提高，就是因为电动车环境就是一个高温高压的条件，芯片在生产加工的时候没有类似工艺，机构上就会受到高热的影响，其内部的电路也会受到影响。”’因此松下利用二氧化硅对高温的电池端信息检测区与MCU端的信息显示区进行隔离，付俊伟还表示，通过该方式可基本上隔离掉温度对芯片的影响。

　　此外，付俊伟告诉记者，松下针对电池容量不断衰减这一问题也采取了一定措施，他表示通过对电芯工艺进行改善从而有效延缓电池的衰减，付俊伟进一步指出国内目前的新能源汽车电芯基本依赖国外进口，其原因主要由于电池材料和加工工艺限制，如何保证电芯材料薄的同时不被浸透是十分困难的。因此他提出国内的BMS系统任重而道远。

　　而国新动力则是通过多种方式结合从而改善SOC的精度问题，邓杰表示：“提高精度的挑战有几个方面，一个是提高电流测量精度，第二个是针对车上使用的电池模型通过实验验证得到的一组电池模型参数，随着电池运行状态甚至生命周期的延长而做相应校正，这样这套算法就会很准，相应的SOC精度就会变得很准。”因此要改变SOC的精度，算法只是一个理论，国新动力就是通过一些好的实验方法把这些参数测出来，匹配到到算法中。由此国新动力SOC/SOH精度均可达到5%，SOP更是高达3%，可有效保障新能源汽车里程问题。

　　除提高SOC精度之外，新能源汽车的安全问题也备受瞩目，就今年而言，以电动汽车声名鹊起的特斯拉就因为多起起火事故屡屡曝光，因此各个BMS厂商针对纯电动汽车的安全问题也推出了相应的解决方案。

　　“电池在极端的温度条件下工作，电池的衰减会比较厉害。”邓杰称，“针对极端天气，国新动力有相应的解决方案。比如在北方冬天温度在零下的时候，不能马上充电，是要利用加热器将电池整体温度升起来，通过不断实时检测电池包内部不同部位的温度以及PID调节从而实现电池整体温度的一致性。”

　　中电港的电池保护则是通过检测电路检测回路电流，如果电流突然增大则可判断回路中出现短路，于是将信号传给MCU，MCU通过控制继电器来切断该回路同时提供故障报告，从而保证新能源汽车BMS系统的安全性，除此之外中电港还告诉记者，电池温度过高也会造成安全事故，温度检测过程就是实时检测电池温度，如发生温度过高则检测是电路出现短路还是电池工作时间太长引起的，如电池工作时间较长，则可通过风扇或者液体导热进行散热。

　　最后田锋总结道：“中国古话，一张一弛文武之道。电池也是一样，电池也需要精心维护，尤其是在充电时的充电策略、均衡动作，在使用的时候的热管理与放电策略也同样重要，各家在这方面都有不同的策略。”

　　田峰进一步表示：“热管理对电池系统运行质量与安全性意义重大，但也是复杂的系统问题，各个企业在这方面有不同的工程技术实现方案，无法简单评价不能肤浅的从一个环节涉及的系统去评估。”（责编：振鹏）

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