电池与BMS:电动车辆市场化的关键

发布时间:2010-08-03
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  能源的获取和利用是各国经济发展的最大障碍。油价大幅攀升的今天,车辆的节能设计及其商业化已经成为相关厂商和政府的工作重点。借助2008年北京“绿色奥运”的契机,各公司和科研机构纷纷推出解决能源和污染问题的绿色设计方案。但辆与普通汽车类似,技术和市场化的瓶颈仍然在动力部分,即的成本、性能、回收以及相关的电池管理技术。

  本届奥运期间,奥运村的人员运输、垃圾倾倒车辆,以及一部分城市公交都已选用电动力车或混合动力车作为化石燃料车辆的替代方案。车辆中的电子设计方案主要由北京理工大学和日本NEC电子合作开发,提供电动客车的CAN通信电子控制系统等汽车电子控制单元,其中使用的32位微控器由NEC电子集团旗下的 NEC半导体九州——山口公司生产。NEC电子(中国)有限公司董事兼总经理竹山裕彦表示,希望通过北京理工大学与NEC的共同努力,能在奥运会期间为奥运选手及其他相关人员提供更舒适的出行体验,并以此次的开发成果作为设计参考,进一步推动电子控制技术在中国市场的普及应用。

  北京理工大学电动车辆工程技术中心南金瑞教授介绍说,实际上在本届奥运之前,由理工大学参与研发的多辆电动客车已于2001年用于大学生运动会,并在北京 121路线路上使用了3年之久。该方案利用NEC的半导体产品及技术,如32位MCU V850及相关软硬件、CAN总线分析器、8位MCU 78K0等,由锂电池驱动。其中电池及相关技术应该是电动车研发的最大难题之一,主要体现在三个方面:电池成本、使用寿命(容量)及充电时间。成本决定了电动车辆的普及能力;寿命决定了车辆行驶的距离长短;充电时间则是整个商业运营的重要因素,如果充电时间过长,产品将不能得到有效利用并且不能替代传统车辆。所以目前我们采用电池租赁的商业模式,电池本身也采取可拆卸式,在终点站由电池箱快换系统的工业机器人自动为车辆更换电池,全程大概只需要不到10分钟。所有电池取下后集中在充电架上进行充电,而并非在车上充电,其中充电机的功率为30kW。目前容量为600AHr的电池组在不开空调的情况下可允许一辆大巴行驶约300公里。电动车的电池寿命大概为几千次充放电,一辆大巴大概需要300多块电池,如果任何一块电池出现故障,其将不再起到电源的作用而会变成一个负载,影响到其他所有电池的性能,所以(Battery Management System,电池管理系统)非常重要。BMS给半导体供应商提出了新的技术要求,它需要内阻很小的功率管开关作为充电管理;如果内阻很大,发热就会很高。此外,目前的BMS方案实际上都比较初级,并不能起到真正的管理作用,而只是作为监控和信号获取的功能,这一点还需要后续的进一步研发。

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