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我国电池管理系统BMS待突破

导读: 在特斯拉汽车“三大件”中,电池来自于日本松下,电机来自于中国台湾供应商,只有BMS(电池管理系统)是特斯拉自主研发的核心技术。先进的BMS技术,正是特斯拉在全球市场上驰骋纵横的“杀手锏”,BMS也一直都被特斯拉奉为“最高机密”。

近些年来,特斯拉在全球电动汽车市场叱咤风云,圈粉无数,其生产的酷炫跑车“让全球许多亿万富豪竞折腰”。电池中国网发现,在特斯拉汽车“三大件”中,电池来自于日本松下,电机来自于中国台湾供应商,只有BMS(电池管理系统)是特斯拉自主研发的核心技术。先进的BMS技术,正是特斯拉在全球市场上驰骋纵横的“杀手锏”,BMS也一直都被特斯拉奉为“最高机密”。

据电池中国网了解,特斯拉通过其强大的 BMS 系统,可以有效实现超过 7000 节 18650 号电池的一致性管理,达到高安全性和可靠性目标。在电池冷却、安全、电荷平衡等与 BMS相关的领域,特斯拉申请的核心专利超过 140 项,由此也造就了特斯拉超强的核心竞争力。

电动“大脑”BMS占据价值高点

特斯拉为何如此重视BMS?BMS对于电动汽车的重要性至关重要,如果说把电动汽车比作人体的话,那么电池系统就是心脏,而BMS就是支配其身体运作的大脑。BMS时刻对电池状态进行管理,电池管理系统的质量直接影响电池的性能,并影响着整车系统性能。BMS系统的主要任务是对电池检测并保证电池安全。某种程度上讲,BMS在电池组里的地位,甚至比电芯本体还高。它的先进、可靠程度,对电池包能否获得更长的寿命会起到非常关键的作用。很多电池包的供应商,都将其视作打开未来电动车市场的关键技术之一。

此外,电池中国网了解到,BMS作为汽车动力电池的管理中心,拥有车辆运行时动力系统的全部数据,这些数据对于改进提升汽车动力系统,乃至整车性能都具备极高价值,因而占据了电池产业链的价值高点。

主动式VS被动式技术路线

就目前来讲,国外的BMS产品多采用主动式均衡功能设计,主动均衡又称为无损均衡,能量转移时将单体能量高的部分转移到单体能量低的上面,或用整体能量补充到单体最低的电芯上,在运行过程中需要储能环节,让能量重新均匀分配。这种方式技术含量高,但是成本也较高。目前国外的宝马MiniE、日产聆风、特斯拉ModelS等车型均采用主动式BMS均衡,不仅能达到电池组均衡目的,监测的精度也高一些。

而目前国内企业采用的大多是被动式均衡功能和不带均衡功能的BMS产品,使用时将其并联在需要进行均衡的电池两端,当电池电压因充电上升到某一设定值时,启动开关接通放电电阻,将多余电量以热能的形式损耗掉,存在一定的不安全因素,不利于节能和环保,但是价格低、功能简单。

我国BMS领域存在的问题

电池中国网了解到,当前欧美发达国家总计只有10多家BMS企业,而国内注册的BMS生产企业却已达100多家,导致国内市场集中度不高、竞争激烈、内耗严重、资源浪费大、技术优势不明显等,呈现“多而不强”局面,整个行业鱼龙混杂。

目前,我国在BMS领域由于技术参数、标准缺失或落后于国际标准,缺乏权威机构对BMS产品进行认证,导致市面上BMS产品良莠不齐。很多企业的单体、小模块电池测试结果符合安全和性能指标,而一旦成组后,测试结果却差异很大,表现在安全、寿命、放电能力等方面质量难以保证。在有国家补贴的背景下,难免让人担忧和质疑部分厂家是以套取补贴为目的,损害了产品的安全性。

总体来说,与三电技术相比,国内的BMS技术还不够成熟。虽然近年来相关技术水平已经有很大提高,很多方面都已经进入实际应用阶段,但在数据的可靠性、SOC的估算精度和安全管理等方面仍有待提高。因此,国内大型新能源汽车厂商为确保产品安全,通常会选择自主研发电池管理系统或采用具备国际竞争力的德日美企业的BMS产品。

国内BMS市场需求与企业布局

随着我国新能源汽车产业的高速发展,作为电动汽车核心部件的BMS的需求量也迅猛增加。数据显示,2017年我国新能源汽车BMS约有54亿元的市场规模,预计到2020年市场空间有望达到247亿元,到2025年BMS市场规模将超过500亿元。在新能源汽车对动力电池“安全+高能”的要求下,高效能的动力电池BMS将愈发受到重视。

电池中国网注意到,国内企业对BMS早有布局,目前国内BMS的研发生产主要集中在三类企业:第一类是整车厂商及零部件供应商,第二类是电池厂商,第三类是专业BMS厂商;三类企业研发制造BMS系统的目的不同,应用范围不同,因此也具有不同的盈利模式和盈利水平。

整车厂商一般通过兼并购、战略合作等方面进入BMS领域,国内如长安、北汽、吉利等车企均有专门的研发团队进行BMS的研发,除了核心技术的掌握外,在成本和效率方面较其他企业有较强的竞争力。而国内的比亚迪、CATL、中航锂电、国轩高科等动力电池及相关企业均涉足BMS,通常采用“BMS+PACK”模式,掌握了电芯到电池包的整套核心技术,具有较强的竞争实力。相对来讲,作为专业的第三方BMS企业,技术积累有天然的优势。目前这类企业参与者众多,国内处于竞争前列的企业主要有科列技术、亿能电子、冠拓、力高新能源、华霆动力、上海妙益等。

电池中国网认为,BMS技术关系到新能源汽车行业能否顺利发展。BMS具有非常高的技术门槛,只有经过长时间研发和经验积累,才能生产出真正高品质的BMS产品。相比于整个动力电池产业,我国BMS产业的技术水平与国际先进水平还有一定差距,只有早日突破BMS技术瓶颈,掌握先进核心技术,我国才能成为名副其实的新能源汽车产业强国。

作者: 金东

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