2012年1月5日、6日，“2011全球新能源汽車大會”將在北京國際飯店盛大開幕。本次盛會將匯集國內政、產、學、研各界頂尖專家代表，以及美、日、韓、歐等多國駐華大使館官員共計500人，共商全球新能源汽車行業的熱點話題。以下是丹麥鋰平衡公司中國區首席代表李旭的發言全文。
丹麥鋰平衡公司中國區首席代表李旭：各位領導、各位來賓，大家下午好!非常感謝第一電動網搭建這么一個好的平臺，有機會可以跟大家一起分享相關的技術，同時，上午和下午聽了各位的報告，也學習到整個新能源領域的發展趨勢和新的知識。
我來自于丹麥鋰平衡公司，我今天報告的題目是“電池與管理技術”，我的報告內容分幾項，第一，何為電池管理系統;第二，電池管理市場的分析;第三，BMS性能和技術發展挑戰。接著是應用案例，最后一部分介紹的是鋰平衡公司的技術。我叫李旭，來自丹麥鋰平衡公司，今天主要的目的是跟大家一起探討一下電池管理系統，包括電池管理系統在汽車領域的應用。
何為電池管理系統?我們大家都知道，在座的各位也都是專家，電池成組越來越大，包括鋰電池，最近看報道也經常會有各種事故出現，比如說安全性、比如說爆炸，這樣就需要有一套管理體系來管理它，使它能正常運營，確保電池組包括電池芯操作安全可靠，最大化地發揮它的性能。目前，BMS從硬件架構來看，一般是包括三種結構，第一種是獨立盒式的，是把各種散板連接在一起的。第二種是散板與電池組集成構成電池包;第三種是多個分布式的。
電池管理，在鋰電池需要有一個管理體系，主要是監控和管理單體電池的充電放電，包括對溫度的控制，同時提供一些信息接口來與其他外設設備進行信息的互動。這里面比較關鍵的幾項因素，其中一項是，因為我們知道鋰電池作為過充、過放是非常敏感的，這樣的平衡系統主要是為了保障電池組在合理的工作范圍內進行工作，從而延長工作使用壽命，這是第一個目標。
第二是性能。電池隨著它使用的時間增長，性能勢必會下降，比如我們舉一個很簡單的例子，比如一臺車在路上跑的時候，你會發現四個輪胎的磨損程度不一樣，怎么樣才能保證輪胎的壽命延長呢?我們需要來回調整輪胎，做四輪定位。BMS也是，通過對電池電芯均衡功能，提高電池的容量。鋰電池因為它是動力設備，它需要跟其他的外部設備進行銜接，外部通信和本身的通信十分必要，它要保證外部的接口、包括狀態的控制等等管理的功能。這是我們當時在德國2000年底做的實驗，這是我們當時的實驗數據，橫軸是時間，縱軸左側是溫度，右側是外載電壓，當它達到50安培的時候，溫度會迅速上升引起爆炸，這是我們當時做的一個實驗。所以說，BMS的保護功能是比較重要的。正常的電芯，最高不能高于3.7伏，最低不能低于2.3伏，超過了3.7伏，我們稱之為過充，會造成電池的爆炸，電池的燃燒，如果低于這種2.3伏，會引起電池的損壞，包括降低它的容量。所以，BMS在這里面它會來對這種過充和過放現象進行監控的話，進行緊急的應急處理，比如說減少負載的輸出，包括切斷充電器和電池組的連接，由于涉及到過熱的問題，會啟動制冷設備進行降溫。
剛才講了這么多，BMS到底是個什么呢?BMS實際上最主要的幾項功能是，第一，它要檢測電池組的電壓和電流，同時，檢測電芯的電壓和溫度。包括對SOC、SOH進行估算，同時對電芯之間進行均衡，包括跟其他的數據進行接口。總結一下BMS的特點和優勢，第一點它要做到保護功能，通過避免過充電、過放電、包括短路、高溫、低溫保護，包括絕緣的檢測，來提高電池組的安全性和可靠性。第二，需要通過對放電倍率的控制、對電芯均衡的控制、再生電流的控制，包括優化充電算法，這種選擇來提高容量，縮短充電時間，剛才大家提到了快充這種技術。同時，我要延長電池的使用壽命。管理是通過軟件的方式，進行數據的接口和交互，跟主體設備進行交互，包括進行顯示。這是電器的一個安裝示意圖，這里面實際上我們在底下可以看到，LMU可以檢測電池的溫度。這個圖主要說明什么呢?電池因為在充電過程中，如果大電流的話會對電池的損害非常大，那么在充電過程中，我們需要提供一個預充的電路，達到一定電壓之后，調整到主充電功能里進行充電，保證它不損害電池。
第二部分，我們講一下電池管理系統的市場分析，實際上目前，它是分成四個層面，比如說電動工具使用鋰電池，筆記本電池和手機電池也使用鋰電池，包括工業設備也使用鋰電池，關鍵是汽車也使用鋰電池。這些鋰電池對BMS的要求都是不一致的。這也是BMS當時發展的情況，我們在手機這塊，最開始他只提供到保護，避免鋰電池過壓，當達到小于45伏的時候，可能需求又變了，我會要求它是不是給我保護一下溫度，不要過熱，因為過熱以后會引起爆炸現象，包括SOC、SOH的估算。當進到高壓的時候，怎么跟充電機連接，當汽車級的時候，要求就更多了，最關鍵的是一個要保證安全性，然后我們才談到可靠性的問題，沒有安全是涉及不到可靠的。安全這一塊我們需要有多重安全保護，比如說電壓溫度測量冗余設計，同時需要有軟件框架結構，需要對所有的參數進行配置。這個軟件一般是基于ISO26262的標準進行開發的，當然還有實現開路的電壓測試，相關的一些驗證，剛才劉教授也提到了一些標準，實際上標準跟這個認證也是類似的，包括有一個好的性價比。
技術的發展，實際上這里面BMS一個關鍵的技術是均衡，我們知道決定一個電池組容量的時候，不是最高的，可能是某一個最低的單體電池的容量，怎么讓其均衡，同時在充電過程中要保持充電的穩定性、一致性，這是一個均衡的問題。當然，現在流行兩種，一種是主動均衡，一種是被動均衡。被動均衡現在用的比較多，基本上是采用放電，通過電阻來放電，是在放電的過程中。主動均衡是在模塊與模塊之間怎么樣進行能量的轉移，在充電和放電過程最好都能使用。主動均衡目前面臨著比較大的一個挑戰，就是我怎么確定合理的能量流動的方程式，包括怎么考慮到模塊之間能量的轉移，包括成本是如何控制的。
下面給介紹幾個比較成功的案例，這實際上是美國一個公司開發的街道清潔車的項目，是世界上第一臺通過鋰電池供電的真空清掃設備。第二臺是我們給Toyoty做的，他的工作環境是在零下25—30度，對電池管理系統要求非常嚴格。像這種翻斗車項目，我只是給大家展示一下，如果感興趣的話，我們會下再來探討。鋰平衡去年在歐洲做了140個項目，鋰平衡的產品系列主要分幾種，一個是可擴展的，一個是盒裝的，當然還有一些充電器、開關，還有一個傳統的PC軟件，通過這個軟件來控制IBS。當然，我們知道BMS是一個比較綜合的體系，如果在進行管理的過程中，我們需要通過硬件的手段來解決，更主要的還是通過軟件，實現二者的結合，怎么更好的設置這些產品，包括讓它發揮最好的作用，這個軟件是非常關鍵的。
BMS目前鋰平衡最新版本已經做到了5.7，改進預充電功能，提高更精確的操作，同時提供均衡處理，目前能做到的是1000伏。這也是我們目前得到的一些認證，2009年我們獲得了歐洲的進步獎，2010年我們獲得了創新比賽的亞軍，當然，我們還得到了其他的驗證。我在這里強調一下，BMS很重要，如果離開了BMS，我們的鋰電池動力汽車就可能會出現一些災難。這就是我的演講，謝謝大家!
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