“2011全球新能源汽车大会”李旭丹麦锂平衡公司 主题：离开BMS 锂电池动力汽车或出现灾难

今天主要的目的是跟大家一起探讨一下电池管理系统，包括电池管理系统在汽车领域的应用。

何为电池管理系统?我们大家都知道，在座的各位也都是专家，电池成组越来越大，包括锂电池，最近看报道也经常会有各种事故出现，比如说安全性、比如说爆炸，这样就需要有一套管理体系来管理它，使它能正常运营，确保电池组包括电池芯操作安全可靠，最大化地发挥它的性能。目前，BMS从硬件架构来看，一般是包括三种结构，第一种是独立盒式的，是把各种散板连接在一起的。第二种是散板与电池组集成构成电池包;第三种是多个分布式的。

电池管理，在锂电池需要有一个管理体系，主要是监控和管理单体电池的充电放电，包括对温度的控制，同时提供一些信息接口来与其他外设设备进行信息的互动。这里面比较关键的几项因素，其中一项是，因为我们知道锂电池作为过充、过放是非常敏感的，这样的平衡系统主要是为了保障电池组在合理的工作范围内进行工作，从而延长工作使用寿命，这是第一个目标。

第二是性能。电池随着它使用的时间增长，性能势必会下降，比如我们举一个很简单的例子，比如一台车在路上跑的时候，你会发现四个轮胎的磨损程度不一样，怎么样才能保证轮胎的寿命延长呢?我们需要来回调整轮胎，做四轮定位。BMS也是，通过对电池电芯均衡功能，提高电池的容量。锂电池因为它是动力设备，它需要跟其他的外部设备进行衔接，外部通信和本身的通信十分必要，它要保证外部的接口、包括状态的控制等等管理的功能。这是我们当时在德国2000年底做的实验，这是我们当时的实验数据，横轴是时间，纵轴左侧是温度，右侧是外载电压，当它达到50安培的时候，温度会迅速上升引起爆炸，这是我们当时做的一个实验。所以说，BMS的保护功能是比较重要的。正常的电芯，最高不能高于3.7伏，最低不能低于2.3伏，超过了3.7伏，我们称之为过充，会造成电池的爆炸，电池的燃烧，如果低于这种2.3伏，会引起电池的损坏，包括降低它的容量。所以，BMS在这里面它会来对这种过充和过放现象进行监控的话，进行紧急的应急处理，比如说减少负载的输出，包括切断充电器和电池组的连接，由于涉及到过热的问题，会启动制冷设备进行降温。

刚才讲了这么多，BMS到底是个什么呢?BMS实际上最主要的几项功能是，第一，它要检测电池组的电压和电流，同时，检测电芯的电压和温度。包括对SOC、SOH进行估算，同时对电芯之间进行均衡，包括跟其他的数据进行接口。总结一下BMS的特点和优势，第一点它要做到保护功能，通过避免过充电、过放电、包括短路、高温、低温保护，包括绝缘的检测，来提高电池组的安全性和可靠性。第二，需要通过对放电倍率的控制、对电芯均衡的控制、再生电流的控制，包括优化充电算法，这种选择来提高容量，缩短充电时间，刚才大家提到了快充这种技术。同时，我要延长电池的使用寿命。管理是通过软件的方式，进行数据的接口和交互，跟主体设备进行交互，包括进行显示。这是电器的一个安装示意图，这里面实际上我们在底下可以看到，LMU可以检测电池的温度。这个图主要说明什么呢?电池因为在充电过程中，如果大电流的话会对电池的损害非常大，那么在充电过程中，我们需要提供一个预充的电路，达到一定电压之后，调整到主充电功能里进行充电，保证它不损害电池。

第二部分，我们讲一下电池管理系统的市场分析，实际上目前，它是分成四个层面，比如说电动工具使用锂电池，笔记本电池和手机电池也使用锂电池，包括工业设备也使用锂电池，关键是汽车也使用锂电池。这些锂电池对BMS的要求都是不一致的。这也是BMS当时发展的情况，我们在手机这块，最开始他只提供到保护，避免锂电池过压，当达到小于45伏的时候，可能需求又变了，我会要求它是不是给我保护一下温度，不要过热，因为过热以后会引起爆炸现象，包括SOC、SOH的估算。当进到高压的时候，怎么跟充电机连接，当汽车级的时候，要求就更多了，最关键的是一个要保证安全性，然后我们才谈到可靠性的问题，没有安全是涉及不到可靠的。安全这一块我们需要有多重安全保护，比如说电压温度测量冗余设计，同时需要有软件框架结构，需要对所有的参数进行配置。这个软件一般是基于ISO26262的标准进行开发的，当然还有实现开路的电压测试，相关的一些验证，刚才刘教授也提到了一些标准，实际上标准跟这个认证也是类似的，包括有一个好的性价比。

技术的发展，实际上这里面BMS一个关键的技术是均衡，我们知道决定一个电池组容量的时候，不是最高的，可能是某一个最低的单体电池的容量，怎么让其均衡，同时在充电过程中要保持充电的稳定性、一致性，这是一个均衡的问题。当然，现在流行两种，一种是主动均衡，一种是被动均衡。被动均衡现在用的比较多，基本上是采用放电，通过电阻来放电，是在放电的过程中。主动均衡是在模块与模块之间怎么样进行能量的转移，在充电和放电过程最好都能使用。主动均衡目前面临着比较大的一个挑战，就是我怎么确定合理的能量流动的方程式，包括怎么考虑到模块之间能量的转移，包括成本是如何控制的。

下面给介绍几个比较成功的案例，这实际上是美国一个公司开发的街道清洁车的项目，是世界上第一台通过锂电池供电的真空清扫设备。第二台是我们给Toyoty做的，他的工作环境是在零下25—30度，对电池管理系统要求非常严格。像这种翻斗车项目，我只是给大家展示一下，如果感兴趣的话，我们会下再来探讨。锂平衡去年在欧洲做了140个项目，锂平衡的产品系列主要分几种，一个是可扩展的，一个是盒装的，当然还有一些充电器、开关，还有一个传统的PC软件，通过这个软件来控制IBS。当然，我们知道BMS是一个比较综合的体系，如果在进行管理的过程中，我们需要通过硬件的手段来解决，更主要的还是通过软件，实现二者的结合，怎么更好的设置这些产品，包括让它发挥最好的作用，这个软件是非常关键的。

BMS目前锂平衡最新版本已经做到了5.7，改进预充电功能，提高更精确的操作，同时提供均衡处理，目前能做到的是1000伏。这也是我们目前得到的一些认证，2009年我们获得了欧洲的进步奖，2010年我们获得了创新比赛的亚军，当然，我们还得到了其他的验证。我在这里强调一下，BMS很重要，如果离开了BMS，我们的锂电池动力汽车就可能会出现一些灾难。电池人才网信息平台欢迎大家来稿。