鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：896次 | 2022年03月30日
有關(guān)CATL和BYD的電池管理系統(tǒng)分析
假如把電芯比作人體的心臟，模組和電池包比作強(qiáng)健的體魄，那么整個(gè)動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)要平穩(wěn)運(yùn)行，還要一個(gè)支配身體的智慧大腦，那就是BMS。
電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，簡(jiǎn)稱BMS)是連接電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，其精準(zhǔn)的控制和管理為電池的完美應(yīng)用保駕護(hù)航。
龍生九子，各有不同。即使同一批次生產(chǎn)的兩個(gè)單體電芯，因生產(chǎn)工藝誤差、使用環(huán)境差異等，其性能也不可能完全一致;在使用過(guò)程中這種不一致性會(huì)逐漸擴(kuò)大，可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放和局部過(guò)熱的危險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)影響到電池組的使用壽命和安全。
這時(shí)就要BMS大顯身手。
那么問(wèn)題來(lái)了，BMS重要做什么?
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池管理系統(tǒng)BMS的功能用途
1、準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力鋰電池組的荷電狀態(tài)
準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力鋰電池組的荷電狀態(tài)(StateofCharge，即SOC)，即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過(guò)充電或過(guò)放電對(duì)電池的損傷，從而隨時(shí)預(yù)報(bào)混合動(dòng)力汽車儲(chǔ)能電池還剩余多少能量或者儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)。
2、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)動(dòng)力鋰電池組的工作狀態(tài)
在電池充放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集動(dòng)力鋰電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過(guò)充電或過(guò)放電現(xiàn)象。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
同時(shí)能夠及時(shí)給出電池狀況，選擇出有問(wèn)題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性，使剩余電量估計(jì)模型的實(shí)現(xiàn)成為可能。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為進(jìn)一步優(yōu)化和開(kāi)發(fā)新型電、充電器、電動(dòng)機(jī)等供應(yīng)資料，為離線分析系統(tǒng)故障供應(yīng)依據(jù)。
3、單體電池間的均衡
即為單體電池均衡充電，使電池組中各個(gè)電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。均衡技術(shù)是目前世界正在致力研究與開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)電池能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
有關(guān)BMS的功能，行業(yè)內(nèi)有關(guān)其分類方式不盡相同。不過(guò)從用戶的角度來(lái)理解，可大致劃分為兩大功能電池體檢和安全衛(wèi)士。
即時(shí)體檢
精準(zhǔn)掌握電池狀態(tài)
即時(shí)體檢，指的是電池?cái)?shù)據(jù)采集和狀態(tài)評(píng)估。
數(shù)據(jù)采集，可簡(jiǎn)單理解為給電池做例行的體檢;在充放電過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集電池組中每塊電池的端電壓、溫度、充放電電流及總電壓，防止電池發(fā)生過(guò)充電或過(guò)放電現(xiàn)象。
這種體檢是在線的、持續(xù)的、不間斷的。過(guò)程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，可及時(shí)查詢對(duì)應(yīng)電池狀況，并選擇出有問(wèn)題的電池，從而保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。
寧德時(shí)代掌握業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高精度測(cè)量技術(shù)，總流總壓精度可達(dá)千分之五;采樣數(shù)據(jù)精度很高，通過(guò)實(shí)時(shí)了解電池真實(shí)工作狀態(tài)，及時(shí)做出判斷與修正。
體檢結(jié)束之后，會(huì)進(jìn)入分析、診斷、計(jì)算的階段，之后生成體檢報(bào)告，這個(gè)過(guò)程可以理解為電池的狀態(tài)評(píng)估。
這時(shí)，我們要了解一個(gè)行業(yè)的常用術(shù)語(yǔ)SOC。
何為SOC?
電池組的荷電狀態(tài)(StateofCharge，即SOC)，即電池剩余電量。SOC是判斷電池過(guò)充及過(guò)放等一系列故障的基礎(chǔ)，精確的估算SOC，可防止電池過(guò)充和過(guò)放，延長(zhǎng)電池的使用壽命，從而提高電池的利用率。
其實(shí)，除了SOC估算，還有SOH(StateofHealth),SOP(StateofPower)，用戶可通過(guò)車上儀表顯示看到這些數(shù)據(jù)，從而確認(rèn)電池的工作、功能狀態(tài)。據(jù)此，在保護(hù)電池的基礎(chǔ)上，將潛力發(fā)揮最大化，大大提升駕乘體驗(yàn)。
因此SOC等數(shù)據(jù)估算的準(zhǔn)確與否，就顯得特別重要。估算不準(zhǔn)帶來(lái)的后果，有可能是汽車拋錨、與預(yù)期的行駛里程數(shù)不符等。
車輛正在進(jìn)行快充實(shí)驗(yàn)時(shí)，SOC顯示52%
舉個(gè)例子，滿電情況下續(xù)航里程為400公里的車輛在道路行駛。若估算準(zhǔn)確，當(dāng)SOC顯示為10%時(shí)，還可能行駛的里程是40公里;若估算不準(zhǔn)，SOC達(dá)到15%，則用戶以為的里程為60公里，事實(shí)上可能在行駛40公里之后，就已經(jīng)沒(méi)電了。很顯然，關(guān)于用戶來(lái)說(shuō)，這樣的情況很糟糕。
有關(guān)電池狀態(tài)的估算，要經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的計(jì)算。寧德時(shí)代掌握了精確的核心算法，通過(guò)基于電池參數(shù)的估算方法，有效消除累積誤差的影響，估算更精確。NCM估算精確度在3%，LFP在5%左右。
安全衛(wèi)士
保護(hù)電池及人身安全
BMS還有另一大核心功能，就是安全衛(wèi)士;可簡(jiǎn)單理解為保護(hù)的用途，重要體現(xiàn)在對(duì)電池及高壓安全的防護(hù)上。
首先，由于電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，電池濫用或損壞會(huì)影響到電池壽命及安全性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電池?zé)崾Э?，從而引發(fā)安全事故。BMS對(duì)電池的保護(hù)功能表現(xiàn)在：一方面，對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;另一方面，與整車及充電機(jī)等外部系統(tǒng)進(jìn)行通訊，對(duì)充放電過(guò)程進(jìn)行及時(shí)有效的控制，從而防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。
目前，寧德時(shí)代已實(shí)現(xiàn)了BMS對(duì)電池充電、放電及均衡過(guò)程全方位的保護(hù)，做到了對(duì)故障的提前預(yù)防、發(fā)生檢測(cè)，過(guò)程控制及影響降級(jí)。
工程師在-30℃的黑河進(jìn)行樣車冬季測(cè)試
其次，電池系統(tǒng)電壓可達(dá)300-500V，遠(yuǎn)超人體安全電壓，風(fēng)險(xiǎn)隱患極大，高壓安全防護(hù)為此保駕護(hù)航。BMS通過(guò)對(duì)絕緣電阻、高壓互鎖及繼電器狀態(tài)的檢測(cè)，對(duì)可能發(fā)生的高壓泄漏風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢測(cè)及控制，從而保護(hù)駕駛員、乘客及維修人員的人身安全。
程師在整車廠進(jìn)行高壓測(cè)試
說(shuō)到安全，就不得不提功能安全了。功能安全是BMS安全開(kāi)發(fā)的核心，目的是預(yù)防、檢測(cè)及控制BMS及其他E/E部件故障所造成的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)危險(xiǎn)。寧德時(shí)代始終以做前列安全電池為發(fā)展目標(biāo)，是業(yè)內(nèi)較早進(jìn)入功能安全開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，也是第一個(gè)開(kāi)發(fā)具有ASILD功能安全目標(biāo)的BMS產(chǎn)品的動(dòng)力鋰電池公司。
何為ASILD等級(jí)?
國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)程度，將安全需求劃分為A到D的安全等級(jí)(AutomotiveSafetyIntegrityLevel，ASIL)，其中D級(jí)為最高等級(jí)，是最苛刻的安全需求，意味著功能安全開(kāi)發(fā)流程及技術(shù)要求更嚴(yán)格、相應(yīng)的開(kāi)發(fā)成本新增、開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)。
不同安全等級(jí)產(chǎn)品的隨機(jī)硬件失效率要求
ASILD等級(jí)要求產(chǎn)品安全目標(biāo)失效率小于10^-8/h，意味著1輛車假定每天運(yùn)行4小時(shí),要運(yùn)行7萬(wàn)年才出現(xiàn)1次違反安全目標(biāo)的功能性故障。而如此低概率的失效率，可媲美飛機(jī)的安全設(shè)計(jì)要求。
寧德時(shí)代已先后為寶馬、大眾、標(biāo)致雪鐵龍及長(zhǎng)城等多家國(guó)內(nèi)外客戶，供應(yīng)或合作開(kāi)發(fā)了滿足功能安全要求的BMS產(chǎn)品，獲得了客戶及第三方評(píng)審機(jī)構(gòu)的一致認(rèn)可。在積累了豐富項(xiàng)目相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，寧德時(shí)代也逐漸形成了BMS產(chǎn)品功能安全的巨大優(yōu)勢(shì)。
其實(shí)，BMS的功能遠(yuǎn)不止這些，可謂小身材，大智慧。電池管理系統(tǒng)協(xié)同電池包，為整車供應(yīng)強(qiáng)大的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)。未來(lái)，寧德時(shí)代也將攜手同行，踏上更高更遠(yuǎn)的征程！
解密比亞迪電池管理系統(tǒng)
首先我們來(lái)談?wù)勌坪颓氐碾姵?，型?hào)應(yīng)該是相同的，只是秦的電池組電芯數(shù)量比較少，容量13度，唐的比較多，18度。單個(gè)的電芯都是比亞迪自己制造的磷酸鐵鋰離子電池，額定電壓3.2V，容量26AH。為何不是最近比較火的三元鋰離子電池呢?原因如下圖：
磷酸鐵鋰離子電池?fù)碛懈玫膲勖?、安全性，更適合插電式混動(dòng)車的用車情況。
電池單體大概是這個(gè)樣子的，但是這個(gè)應(yīng)該是大巴上的，因?yàn)殡妰?chǔ)量高達(dá)120AH，咱們的只有26AH，不過(guò)大致上是相同的，都是長(zhǎng)方體。
唐的電池組位于底盤中部，體積和重量都比較大。放在底盤的好處是降低了整車重心，同時(shí)不影響后備箱空間。缺點(diǎn)嘛，對(duì)放水和防磕碰要求比較高，日常使用要注意這塊不要浸水，不要磕碰。
這是秦的電池組，位于后座以后，后備箱之前。優(yōu)點(diǎn)：放水防磕碰性能都很好，缺點(diǎn)：重心比較高，影響后備箱空間，和唐正好是相對(duì)的~
連接方式為串聯(lián)(全部電芯串聯(lián))，串聯(lián)的電池如下圖，形象一點(diǎn)說(shuō)，就是類似于我們以前用過(guò)的手電筒，幾個(gè)電池頭尾相接。
這種連接方式，每個(gè)電芯放電的時(shí)候使用同樣的電流對(duì)外放電，充電的時(shí)候同樣的電流充電，在不借助均衡系統(tǒng)的情況下，無(wú)法對(duì)單個(gè)電芯進(jìn)行充放電。而且，當(dāng)一個(gè)電芯充滿時(shí)，就要停止對(duì)整個(gè)電池組的充電，不然這個(gè)電芯會(huì)過(guò)充損壞，而一個(gè)電芯放空的時(shí)候，整個(gè)電池組就要停止放電，不然這個(gè)電芯會(huì)過(guò)放損壞。
還記得手電筒有什么要求么?對(duì)了，新舊電池不能混用，也就是說(shuō)有電和沒(méi)電的電池不能混用?；氐教坪颓氐碾姵亟M，上邊是個(gè)示意圖，選取了幾個(gè)電芯。正常情況下，他們的存電量應(yīng)該是完全相同的，一起充滿，一起放空，假如一直這樣循環(huán)，那么就不會(huì)出現(xiàn)文章之初的各種問(wèn)題了。
事實(shí)上，電池組使用一段時(shí)間以后，就會(huì)出現(xiàn)各個(gè)電芯存電量出現(xiàn)差異的情況，出現(xiàn)差異的原因有很多，比如電池本身容量就不一致，或者內(nèi)阻不一致，工作溫度不一致等，都會(huì)導(dǎo)致放電容量出現(xiàn)差異。當(dāng)各個(gè)電芯存電量不一致，就會(huì)出現(xiàn)下圖的情況：
表面上看，只是有一個(gè)電芯損失了一點(diǎn)電量，一共有那么多電芯，應(yīng)該不會(huì)有什么影響吧?我們繼續(xù)往下看，這個(gè)電池組放電的時(shí)候，會(huì)發(fā)生什么：
整個(gè)電池組釋放了80%的電量，而這時(shí)候，原本不滿的電池已經(jīng)空了，這時(shí)候電池組就要停止放電。假如這個(gè)電池組的存電量是10度，那么在充滿的情況下，這個(gè)不均衡的電池組放電80%也就是8度就已經(jīng)無(wú)法放電了，表面上看只有5%的電量缺失，卻導(dǎo)致20%的容量無(wú)法使用。這還是只有4個(gè)電芯比較的情況下，假如是200多個(gè)，可想而知影響有多大。
那么一旦出現(xiàn)了不均衡，怎么辦呢?這就要用到電池管理系統(tǒng)的均衡模塊。唐和秦的均衡模塊采用的是被動(dòng)均衡方式，也就是說(shuō)，通過(guò)旁路電阻給電壓較高的電芯放電，使其達(dá)到和其他電芯相同的電壓。也就是這樣：
每個(gè)電芯都有一個(gè)由電池管理系統(tǒng)單獨(dú)控制的電阻，當(dāng)要的時(shí)候，接通這個(gè)電阻的電路，給電芯放電。通過(guò)經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，這個(gè)不均衡的電池組就變成了這樣：
電芯電容量一致了，再充電就可以都充滿，放電都放空，一切恢復(fù)正常，容量回來(lái)了，續(xù)航也回來(lái)了!聽(tīng)起來(lái)很美，是吧?那為何很多車就是達(dá)不到這個(gè)效果呢?
首先，這個(gè)放電的過(guò)程非常緩慢!充電過(guò)程的話電流可以達(dá)到10A以上(10000ma)，而這個(gè)放電呢?據(jù)了解，這個(gè)放電電阻允許的最大電流是30ma~在均衡系統(tǒng)一直處于最佳均衡狀態(tài)的情況下，均衡一度電的差異，也要100小時(shí)左右!
其次，均衡系統(tǒng)不是一直工作在最佳狀態(tài)下的。要有一個(gè)好的工作狀態(tài)，系統(tǒng)要了解哪個(gè)電芯是要被放電的，要放多少電。而這個(gè)過(guò)程不是任意電量都可以完成的。
這是一個(gè)磷酸鐵鋰離子電池放電的曲線圖。可以看到，在15%電量以上的時(shí)候，電壓的差異是非常小的。這時(shí)候要找到哪個(gè)電芯要放電，放多少，是非常困難甚至不可能的。所以，要讓均衡系統(tǒng)處于高效工作狀態(tài)，就要實(shí)時(shí)的把電池用到15%以下。
然后充滿電，讓車進(jìn)入均衡狀態(tài)，這時(shí)候的均衡效率是最高的，除非用車，不然建議等到均衡結(jié)束(也就是說(shuō)儀表盤完全熄滅)。在電池組不均衡的情況下，一次均衡大概要20小時(shí)左右，大家可以按照自己的電池組缺少電量來(lái)計(jì)算要多少個(gè)循環(huán)。
這也就引申出了另一個(gè)問(wèn)題：在均衡結(jié)束以后，略微用一點(diǎn)電，然后充滿，車輛會(huì)再次進(jìn)入均衡狀態(tài)，這個(gè)時(shí)間，應(yīng)不應(yīng)該計(jì)入有效均衡?根據(jù)樓主的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)均衡幾乎是無(wú)效的。
因?yàn)樘坪颓氐碾姵亟M不均衡，絕大多數(shù)是某一兩個(gè)電芯電壓過(guò)低，要對(duì)另外的大量電芯進(jìn)行放電。而在低電量時(shí)，可以正確的標(biāo)記剩余電芯，高電量下，系統(tǒng)只會(huì)標(biāo)記充滿時(shí)電壓最高的一個(gè)電芯，是一個(gè)，可想而知效率是怎么樣的了，幾乎可以忽略不計(jì)。
下面講一下，什么樣的電池是沒(méi)問(wèn)題的，什么樣的是有問(wèn)題的。這里，借用了14款秦的DCT軟件電池監(jiān)控模塊來(lái)展示數(shù)據(jù)。唐不支持這個(gè)，但是電池組的原理是相同的。
很多人去檢查電池的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)自己最低電壓電芯只有2.6-2.8V，感覺(jué)這個(gè)電芯有問(wèn)題，進(jìn)而要求4S店更換，4S套用廠家的表格，給出正常的答復(fù)，客戶就會(huì)感覺(jué)廠家在敷衍。其實(shí)，單個(gè)電芯電壓較低是正常的。
最理想的狀況是5%電量是所有電壓電芯均低于3V，這樣電池組所有的電量都被釋放，當(dāng)然，這樣的電池組幾乎是不存在的，它要求所有電芯的一致性非常非常好。一般來(lái)說(shuō)，判斷電池組狀況較好的依據(jù)是在5%的情況下，最低電芯電壓低于3V，而最高電壓電芯電壓低于3.15V(放電到5%的瞬間電壓即可，存放一會(huì)兒以后電壓會(huì)回升，不比等回升)。
更換電池廠家有自己的標(biāo)準(zhǔn)，假如滿足更換的條件，可以選擇更換，但是樓主更建議先使用正確的均衡方法均衡100小時(shí)，假如效果不明顯再換。因?yàn)楦鼡Q完的電芯和原來(lái)已經(jīng)有所衰減的電芯是很難匹配一致的。
假如某個(gè)電芯有問(wèn)題，實(shí)際容量降低了，那么無(wú)論均衡系統(tǒng)如何努力，都是無(wú)濟(jì)于事的。那么如何判斷電芯問(wèn)題呢?
均衡問(wèn)題導(dǎo)致的電壓不一致，是5%的時(shí)候最低電壓電芯和100%時(shí)最低電壓電芯是同一個(gè)。而電芯問(wèn)題導(dǎo)致的是5%的時(shí)候最低電壓電芯在100%的時(shí)候反而電壓較高甚至最高了，假如你的電池組是這樣的情況，那么沒(méi)別的辦法，換掉有問(wèn)題的電芯吧!
充電量不足、純電續(xù)航里程不足：電池組均衡有問(wèn)題或某個(gè)電芯有問(wèn)題，解決方法為首先判斷是哪種情況，相應(yīng)的處理意見(jiàn)前文中已經(jīng)介紹了。
充電跳電：即電池組在充電時(shí)在某個(gè)百分比(比如96%)，不經(jīng)過(guò)后邊的百分比直接達(dá)到100%。原因是系統(tǒng)關(guān)于電池組容量的標(biāo)記大于實(shí)際上電池組的容量。在充電到這個(gè)百分比時(shí)，已經(jīng)有電芯的電壓達(dá)到終止充電的電壓。所以系統(tǒng)停止充電，同時(shí)認(rèn)定此時(shí)電量為100%，造成此問(wèn)題的原因也是充電量不足。
電量較低時(shí)電量下降飛快：因?yàn)榱姿徼F鋰離子電池的放電特點(diǎn)，在中間很長(zhǎng)的平臺(tái)電壓變化很低，系統(tǒng)只能估測(cè)剩余電量。而當(dāng)電芯剩余電量到達(dá)15%(此時(shí)對(duì)應(yīng)電芯電壓大約在3.18V)時(shí)，電壓會(huì)突然下降。
唐和秦的電池管理系統(tǒng)會(huì)在有電芯到達(dá)此電壓時(shí)，重新預(yù)估電池組剩余電量，假如此時(shí)剩余電量顯示為30%，而系統(tǒng)重新估測(cè)后認(rèn)為只有15%，那么，管理系統(tǒng)會(huì)提高儀表顯示的電量下降速度，造成的結(jié)果就是原來(lái)1%可以跑800米，而此時(shí)只能跑400米。
國(guó)內(nèi)電池管理系統(tǒng)BMS的困境
新能源汽車的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的，過(guò)去這兩年，隨著新能源汽車的大量推廣使用，我們也聽(tīng)到了不少有關(guān)新能源汽車的丑聞：自燃、虛假續(xù)航里程等，而為何會(huì)出現(xiàn)這些使用問(wèn)題呢?沒(méi)有使用電池管理系統(tǒng)或使用劣質(zhì)的不成熟的電池管理系統(tǒng)是主因。實(shí)際上，新能源汽車的安全性問(wèn)題，一直是政府和汽車產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)工作之一。
不久前，科技部、財(cái)政部、工信部和發(fā)改委等四部委，已經(jīng)聯(lián)合公布了新能源汽車示范推廣安全令(即《有關(guān)加強(qiáng)節(jié)能與新能源汽車示范推廣安全管理工作的函》)，強(qiáng)調(diào)對(duì)投入示范運(yùn)行的插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車要全部安裝車輛運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱BMS)，特別是要加強(qiáng)對(duì)動(dòng)力鋰電池和燃料動(dòng)力電池工電動(dòng)汽車自燃原因多種多樣，并非安裝了電池管理系統(tǒng)就可以高枕無(wú)憂的，例如：在安全、精度、壽命、放電能力等方面，單體電池可以充放電2000次，成電池組后可能只有1000次，若搭載不成熟的BMS，無(wú)法實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地監(jiān)控電池充放電狀況，極易造成電池芯局部功耗過(guò)大，出現(xiàn)局部熱量，且信息無(wú)法傳遞至駕駛員，極易導(dǎo)致電池自燃發(fā)生。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，安裝優(yōu)秀的電池管理學(xué)BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，并且延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池組及各電池單芯的運(yùn)行狀態(tài)，有效預(yù)防電池組自燃，如遇緊急情況提前對(duì)司機(jī)作出突發(fā)事件預(yù)警，為保障安全贏得時(shí)間。
新能源汽車和電池管理系統(tǒng)的未來(lái)
我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀(jì)初，迄今發(fā)展不過(guò)十?dāng)?shù)年，由于人們關(guān)于環(huán)保和可再生能源的渴求，新能源汽車才迎來(lái)了發(fā)展機(jī)遇，之后便一發(fā)不可收拾，在很長(zhǎng)的一段未來(lái)里，新能源汽車都會(huì)作為一個(gè)挑戰(zhàn)者去侵占原本屬于傳統(tǒng)燃油汽車的廣大市場(chǎng)，而且由于社會(huì)發(fā)展的要，這種市場(chǎng)份額的侵占，是可以預(yù)期的。
在展望新能源汽車快速發(fā)展的同時(shí)，我們必須清楚地認(rèn)識(shí)到，技術(shù)的發(fā)展才是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而穩(wěn)定、高效、安全、可靠的產(chǎn)品就是技術(shù)的體現(xiàn)，我們必須要了解，國(guó)內(nèi)目前的新能源汽車行業(yè)并不友善，頻發(fā)的電動(dòng)汽車自燃事件和虛假續(xù)航里程，都暴露出國(guó)內(nèi)目前新能源電池組、電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)的不完善。
技術(shù)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的缺失，也沒(méi)有權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)廠家生產(chǎn)的BMS進(jìn)行權(quán)威檢測(cè)，這是目前國(guó)內(nèi)BMS市場(chǎng)的困局，導(dǎo)致了BMS產(chǎn)品的良莠不齊，難以大面積推廣。
同時(shí)，目前國(guó)內(nèi)很多汽車廠商及電池PACK公司關(guān)于BMS的重要性認(rèn)識(shí)不足，以為只要各個(gè)單體電池芯能鏈接上，就能保證車輛運(yùn)行，對(duì)其安全性心存僥幸，在BMS采購(gòu)中一味地追求低價(jià)格，為求合同的簽訂，某些不良BMS供應(yīng)商只有降低BMS功能指標(biāo)或干脆部分功能，從而埋下安全隱患，這也是對(duì)整個(gè)行業(yè)的不負(fù)責(zé)任和傷害。
只有盡快建立統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，打壓不符合市場(chǎng)要求的生產(chǎn)商，建立健全的檢測(cè)體系，電池管理系統(tǒng)和新能源汽車才能擁有可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)，這也是諸多廠商和消費(fèi)者的訴求。
4種汽車動(dòng)力鋰電池性能比較
鋰電派
2013年，特斯拉CEO給力哥ElonMusk在德國(guó)接受外媒采訪時(shí)將燃料動(dòng)力電池（FuelCell）稱為傻瓜電池（FoolCell），并表示：他們非常愚蠢，就算從理論上實(shí)現(xiàn)燃料動(dòng)力電池的最佳性能，也無(wú)法同今天的鋰離子電池抗衡。他還指出鋰離子電池還有很大潛力沒(méi)有發(fā)掘。
而另外一方面，通用汽車和豐田等多家車企巨頭各自同合作伙伴簽訂合作開(kāi)發(fā)燃料動(dòng)力電池協(xié)議，計(jì)劃未來(lái)數(shù)年內(nèi)推出燃料動(dòng)力電池車投入實(shí)用。早在2011年豐田就在東京車展上就亮相了FCV-R氫燃料動(dòng)力電池概念車，今年?yáng)|京車展則將展出量產(chǎn)型號(hào)。豐田公司同寶馬簽署協(xié)議在四個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行合作，其中就包括燃料動(dòng)力電池。
除了豐田，通用汽車和本田汽車宣布將聯(lián)合開(kāi)發(fā)下一代燃料動(dòng)力電池技術(shù)，以便2020年投放到市場(chǎng)。韓國(guó)現(xiàn)代汽車已經(jīng)率先投產(chǎn)燃料動(dòng)力電池車，福特、戴姆勒和雷諾-日產(chǎn)正合作開(kāi)發(fā)燃料動(dòng)力電池技術(shù)。
豐田表示，即將量產(chǎn)的燃料動(dòng)力電池車售價(jià)大約接近寶馬5系或者特斯拉ModelS，大約為5萬(wàn)美元左右，一次加注燃料續(xù)航里程高達(dá)300英里（483公里）。因而性價(jià)比具有較高的競(jìng)爭(zhēng)力。
那么到底是特斯拉的給力哥對(duì)，還是豐田以及一眾車廠對(duì)，為何會(huì)有燃料動(dòng)力電池和鋰離子電池之爭(zhēng)，未來(lái)電動(dòng)汽車的動(dòng)力之源會(huì)是什么呢？我們來(lái)做一個(gè)深度解讀。
電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽車
現(xiàn)在林林總總的電動(dòng)汽車，其實(shí)是傳統(tǒng)汽車的一個(gè)延續(xù)，人們做的，只是把傳統(tǒng)汽車動(dòng)力部分、燃油部分換成了電機(jī)和電池。
電動(dòng)汽車的歷史其實(shí)非常非常悠久，1839年，蘇格蘭的羅伯特安德森給四輪馬車裝上了電池和電動(dòng)機(jī)，將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅(qū)動(dòng)的車輛。內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)明時(shí)間則要推遲到四十余年之后的1885年十月，卡爾奔馳設(shè)計(jì)制造了世界上第一輛三輪汽油汽車，同年戈特利布戴姆勒也制造出了一部四輪汽油汽車。兩人各自成立了自已的汽車公司，1926年兩家合并為戴姆勒-奔馳汽車公司。
電動(dòng)汽車在歷史上經(jīng)歷過(guò)三個(gè)發(fā)展期，1885年到1915年是電動(dòng)汽車的第一次黃金時(shí)期。這一期間，由于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)相當(dāng)落后，行駛里程短，故障多，維修困難，不及電動(dòng)汽車，因此電動(dòng)汽車在這一時(shí)期被普遍認(rèn)可。當(dāng)時(shí)美國(guó)總統(tǒng)的座駕就是電動(dòng)汽車，而不是內(nèi)燃機(jī)汽車。
第二個(gè)階段是60年代，中東戰(zhàn)爭(zhēng)引發(fā)石油危機(jī)的大背景下，美國(guó)通用汽車公司與福特汽車公司分別研發(fā)了新型電動(dòng)汽車。雪鐵龍、標(biāo)致則將現(xiàn)有車型改裝成小型電動(dòng)汽車。以此為契機(jī)，全球掀起了電動(dòng)汽車熱潮。
第三個(gè)階段是20世紀(jì)90年代后，隨著鋰離子電池技術(shù)的進(jìn)步，成本的降低，電動(dòng)汽車的性能有了巨大提升。最終實(shí)現(xiàn)了特斯拉、日產(chǎn)等的量產(chǎn)電動(dòng)汽車。
從電動(dòng)汽車的歷史可以看出，電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車，實(shí)際上是平行發(fā)展，互相競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。當(dāng)電動(dòng)汽車的性能、成本、用戶體驗(yàn)高于內(nèi)燃機(jī)汽車的時(shí)候，電動(dòng)汽車就有一個(gè)黃金發(fā)展期，而當(dāng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)進(jìn)步，體驗(yàn)超過(guò)電動(dòng)汽車時(shí)，電動(dòng)汽車就歸于沉寂。
電動(dòng)汽車性能的關(guān)鍵因素：動(dòng)力鋰電池
關(guān)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，性能、成本、用戶體驗(yàn)?zāi)芊駢旱箖?nèi)燃機(jī)汽車，關(guān)鍵在于動(dòng)力鋰電池。
我們了解，汽車能跑，是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱工作，給汽車供應(yīng)動(dòng)力，電動(dòng)汽車能跑是電池和電動(dòng)機(jī)供應(yīng)動(dòng)力。電機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)百年的發(fā)展，已經(jīng)非常非常成熟。
無(wú)論是單位重量的功率、還是效率、壽命、成本、控制，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于發(fā)動(dòng)機(jī)。同等功率的電機(jī)往往比發(fā)動(dòng)機(jī)便宜，壽命更長(zhǎng)，維護(hù)保養(yǎng)也更簡(jiǎn)單。理論上電動(dòng)汽車應(yīng)該遠(yuǎn)比內(nèi)燃機(jī)汽車更加有競(jìng)爭(zhēng)力，而問(wèn)題的關(guān)鍵就卡在電池上。
眾所周知，汽車運(yùn)動(dòng)是要能量的，內(nèi)燃機(jī)汽車的能量來(lái)自于汽油或者柴油的燃燒，熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。而電池通過(guò)電機(jī)，把電能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。而現(xiàn)在電動(dòng)汽車遇到的問(wèn)題就是同樣的重量，同樣的體積，電池供應(yīng)的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于汽油和柴油，也就是能量密度低。
所以，同樣跑300公里，汽油車只要30升的油箱，只要20多公斤汽油，而即使采用了先進(jìn)鋰離子電池的電動(dòng)汽車，也要600多公斤的巨大電池包，還不算保護(hù)電路，電池包本身的保護(hù)的重量。
假如用鉛酸電池，則要1噸到2噸的沉重電池包，而一輛家用轎車正常的重量也不過(guò)1噸多。
除了能量密度，電池還有一個(gè)功率密度的概念，動(dòng)力鋰電池能夠釋放的最大電流是有限的，電壓是有限的。即使電動(dòng)機(jī)功率很高，電池瞬間放電能力不行，也會(huì)影響電動(dòng)汽車的性能。
動(dòng)力鋰電池的分類
目前，電動(dòng)汽車用的動(dòng)力鋰電池種類其實(shí)非常多，但是真正實(shí)用化的并不多。因?yàn)楹芏嚯姵囟加羞@樣或者那樣的問(wèn)題。世界上大部分廠商都選擇了鋰離子電池，細(xì)節(jié)材料上有使用三元鋰離子電池的，有使用磷酸鐵鋰的，有使用錳酸鋰的，但是它們都可以歸結(jié)到鋰離子電池的范疇，要充電放電，有循環(huán)次數(shù)。
氫燃料動(dòng)力電池和鋅空氣電池都不是充電電池，是靠消耗其他材料（氫氣，鋅）出現(xiàn)電能，要添加其他材料才能維持運(yùn)行，更類似傳統(tǒng)燃油車加油的概念。
還有幾種比較另類的電池，一般當(dāng)作動(dòng)力鋰電池的輔助使用。下面我們就來(lái)詳細(xì)說(shuō)說(shuō)各類電池的特點(diǎn)和用于汽車的優(yōu)劣。
