动力锂电池BMS主动均衡技术分析

因为电动汽车提供动力的锂电池具有能效比高，循环寿命长等特点，一致性不好也是其固有的不足，如何弥补这一劣势？业界最为推崇的是主动均衡技术。科列BMS主动均衡技术已经获得国家发明专利，并实现了大规模销售。

成功开发并批量销售了带主动均衡技术的BMS产品

在电动汽车的实际运行过程中，电池管理系统(BMS)起着至关重要的作用。BMS要实现单体电池间的均衡，实时监测动力电池组的整体工作状态，并准确估测动力电池组的荷电状态(SOC，即电池剩余电量)，防止电池发生过充和过放，从而确保电池组可靠、高效地运行。

深圳市科列技术有限公司市场总监仝瑞军在接受本刊采访时表示，目前市场上的BMS产品多数是被动开发，即先满足动力锂电池厂家基本电压采集需求，接着是保护需求，再就是均衡需求

他指出：“BMS厂家现在应该从被动需求转到主动探索这个阶段上来，要站在车厂、充电站和电池厂这个高度上来规划产品，并逐渐引导和建立行业标准，使BMS的竞争从无序变成有序，BMS技术还需要很大的突破，包括主动均衡、SOC准确度等。”

据介绍，科列公司已经成功开发并批量销售了带主动均衡技术的BMS。“我们公司开发的BMS均衡电流可达5A，在转换效率方面也逐步提高到90%以上，能有效弥补各电池之间的差异。针对电池使用的分散、移动等特点，开发了无线数据传输后台；并在整个BMS系统内部外部采用CAN总线传输；针对我们的产品做了大量的EMC设计和测试。可以自豪的说，这几点我们已经走在了行业的前列。”仝瑞军说：“BMS是个系统工程产品，需要和多方配合，包括策略的制定尤为重要，这需要丰富的现场经验和强大的开发能力，我们具备这个优势。”

已经服务于公交系统效果良好

2011年8月12日至23日于深圳举行的第26届世界大学生夏季运动会，深圳市政府共投入2011辆新能源汽车，其中新能源公交车1649辆(混合动力公交大巴1350辆、混合动力双层大巴20辆、纯电动公交大巴253辆、纯电动中巴26辆)，纯电动出租车300辆。其中，逾70%的混合动力大巴使用了科列技术公司生产的BMS。

“能服务于世界最大的电动车运行城市——深圳，我们深感荣幸。这要得力于我们和电池厂的紧密合作。”仝瑞军指出，电池和管理系统是一个整体，是不可分割的一部分。科列技术公司很重视电池厂根据自己的电池的特点以及运行经验反馈的需求，也很重视和车厂的沟通。“我们的产品是电池厂、车厂和充电站运行商之间的一个桥梁，虽然BMS设备金额很小，但起到了至关重要的纽带作用。我们都有一个共同的目标——服务好大运。”他告诉本刊，科列技术公司与其合作伙伴针对此前运行中遇到的问题反复沟通协调，做到最好的策略控制，才使得深圳大运会新能源车辆顺利的批量投运。

据介绍，除深圳之外，作为大小金龙车厂的所在地，厦门市也在大力推广电动汽车。科列技术公司已经配合当地电池厂批量服务于厦门公交，效果良好。

消除安全隐患：产品质量是根本标准与合理使用是手段

2011年在全球范围内发生了多起电动汽车自燃事件，使得原本饱受争议的电动汽车因“安全问题”而被推到风口浪尖。

电动汽车安全方面的隐患主要集中在三个方面，分别是高能量动力电池有燃烧的隐患；电动汽车有高电压、大电流的回路，如果人体接触会造成伤害；电磁波辐射。

仝瑞军表示，电动汽车运行中发生的起火、燃烧等安全性问题，虽然在新生事物发展之初都会出现的，但是也给我们一种警示——“一定要把产品做好才能推向市场”。

他指出，由于锂电池的并联特性不好，所以电池制造商在生产时尽量把电压做高，但电压高了会就产生安全问题。电动汽车的特点是移动、裸露、运行环境差等，这就要求一定安装高压安全检测装置，在发生漏电迹象的情况下报警。科列技术公司的高压模块集成了在电力和UPS高压直流蓄电池的运行经验，具有安全可靠的高压预警功能。

“关于电磁辐射的问题，对锂电池是个误区，锂电池基本不存在辐射，辐射主要来源于驱动和电机系统。”

据了解，锂电池本身无辐射。电池放电反应改变原子内部结构，只是化学反应，也不产生辐射。电池在使用时，电流产生的电磁波会有微弱的辐射，不过其对人体产生的影响还需要进一步证实。

仝瑞军解释说，驱动和电机系统产生的辐射，通过车体结构设计和设备供应商的努力，已经不存在安全问题了。他强调说，为了真正做到电动车的安全、合理使用，建立一系列的规范和标准是非常有必要的。

主动均衡技术有效延长动力电池寿命，并降低使用成本

调查显示，消费者对电动汽车动力电池的寿命和成本较为关注。据介绍，科列BMS自诞生之初就非常关注电池的寿命和成本问题。

如何保护好锂电池？这包括过充过放过温等保护，只有保护好了才能正确使用锂电池。锂电池的优势是能效比高，循环寿命长等，但一致性不好也是其固有的不足，如何补偿锂电池这一劣势，业界内最为推崇的是主动均衡技术。“这二种都是保证动力电池寿命的重要之选，科列公司不但做到了，而且主动均衡技术在业界首家实现了大规模销售，也获得国家发明专利。”

仝瑞军表示，在不增加销售价格的同时，科列的产品提供比同行更多的功能，这实际上也是降低了用户的采购成本。目前动力锂电池一个比较大的成本是维护成本，科列开发了锂电池管理系统的无线后台监控系统，可以实时的检测到锂电池的运行状况，显著缓解电池厂家的售后服务难度，并使售后服务更精准，成本更低。

寒冷天气中锂电池低温启动技术是运行的关键

如何保证在低温天气中正常运行，也是目前推广电动汽车需要解决的问题。据了解，我国东北地区由于冬季时间较长，气温较低，有些城市冬季的气温甚至在-20℃以下，这给电动汽车的推广带来一定程度上的阻碍。

以长春为例，长春市虽然是新能源汽车试点城市之一，市场上却不见电动汽车的踪影。据了解，由于气候寒冷以及配套设施不足，长春纯电动公交以及乘用车暂时为零，目前上路的新能源汽车均为混合动力车型，并且是气电混合车型，以燃气为主。

仝瑞军告诉本刊，要解决电动汽车在低温环境中运行，需要从两个方面着手：一是低温锂电池的研究开发，国外一些厂家如法国的SAFT,英国的AGM,锂电池可以在-40°C到60°C的温度范围工作；另一方面是封装(PACK)时做一些加热装置，针对这个问题，科列的BMS提供了专门的加热控制接口，可以根据温度控制电池箱是否需要加热，也可以根据电池特性自动调整电池的保护点，以适应低温工作。一旦电池工作起来，温度自然上升。“其实就是解决锂电池低温启动问题。”

国内电动汽车行业仍处于组装阶段创新能力和核心技术是竞争制胜之源

有观点认为锂电池并不是最佳的电动汽车动力之选，氢燃料电池成为探索的重点，未来电动汽车的动力技术将呈现何种趋势？仝瑞军认为，电池技术是一直进步的，目前各种材料的电池都在尝试，但是我们要找到一种能商业化的电池。能够带动产业的发展，国家经济的发展。至少目前看来锂电池是一种比较好的方案。“不管使用哪种电池，企业一定要有创新性，要掌握核心技术。”

整车厂涉足动力电池是必然趋势。当燃油车变成电动车时，无论成本还是核心技术都变成了锂电池、驱动器和整车控制系统等，如果整车厂不做动力电池，也无法推动电动汽车的发展。即使不自己做也会通过并购、控股等方式参与到这场盛宴中来。

仝瑞军认为，我国新能源电动车的整体水平还有待提高，基本上还是处于组装阶段，创新能力不足，目前电动车的发展主要还是跟着国家政策走，市场化还需要很长时间。“国家大力扶持是正确的，引导国内厂商尽快走向国际水平。这就需要整车及其配套厂尽快形成自己的核心技术，否则国外厂家进入后，又变成了一个代工厂。可喜的是国内的一些锂电池、管理系统、驱动器、电机厂等已经具备了与国际产品的竞争能力。但这需要一个行业有序的引导，形成合力，才能占领市场。燃油车我们落后了世界，真诚希望在电动汽车方面我们走在世界前列！”

产品种类会逐步扩展坚持“CLEAR”宗旨不变

仝瑞军表示，科列虽然是一家年轻的公司，但在产品开发方面比较成熟，公司主要人员均有国内国际大公司工作背景，有着优秀的产品设计、开发和销售经验，所设计的产品在市场上保有量都在几万套以上。据了解，科列公司目前主要产品为锂电池管理系统，随着市场的开拓将围绕锂电池各个环节，提供一些锂电相关的产品(包括充电机等)。

“将来公司还会扩展到其它领域，但我们产品的宗旨始终是这五个字母‘CLEAR’，可以解释为：清洁Clean，致力于洁净能源的开发和利用；低碳Lowcarbon，有利于促进低碳经济发展；高效Efficient，开发高效的电力电子变换器；实用Applied，更加易于维护；可靠Reliable，冗余化设计，更加可靠。”

据介绍，科列公司很重视知识产权建设。成立不到2年的时间，已申请了包括发明专利“主动均衡技术”在内的6个专利，“科列均衡控制软件”在内的8个软件著作权登记。并顺利获得深圳市双软企业，接下来正在申请国家高新技术企业。也和西安交通大学等建立了良好的校企合作关系。

“我们公司伴随着国内新能源锂电行业进步而发展，实实在在做些力所能及的产品，为中国的新能源事业添砖加瓦。”