攻克三大挑戰(zhàn)，只為做好BMS電池管理——解讀“汽車先進(jìn)動(dòng)力與車載能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其在新能源汽車上的應(yīng)用”

在傳統(tǒng)汽車產(chǎn)銷量逼近3000萬輛，利潤卻薄如白紙的關(guān)口上，山東省汽車電子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王知學(xué)率領(lǐng)一群人“早知早覺”，提前四五年扎進(jìn)了新能源汽車的江湖。

一塊電池被裝到電動(dòng)汽車上跑起來，它便產(chǎn)生了兩個(gè)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)：一是電池本身性能，另一是電池管理。王知學(xué)告訴記者：“純電動(dòng)汽車行駛距離的長短，第一看電池，儲(chǔ)量大跑得遠(yuǎn)；第二就要看電池管理。現(xiàn)在很多客戶抱怨車子顯示剩余電量不準(zhǔn)確，本來還能跑100公里，但電腦顯示還能跑150公里，那么你可能就被扔在路上；如果相反，你只能提心吊膽地開車。這兩者都很重要。”

實(shí)際上，電池管理的重要性并不僅僅在此。用學(xué)術(shù)語言形容，電池管理系統(tǒng)無論在車輛運(yùn)行過程中，還是在充電過程中都要可靠地完成電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷，過度充電或者過度放電，電池過冷或者過熱都要實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過總線的方式告知車輛整車控制器或充電機(jī)，并給出解決方案，從而更加高效安全地使用電池。

進(jìn)軍電池管理領(lǐng)域，王知學(xué)團(tuán)隊(duì)是有底氣的。

他領(lǐng)導(dǎo)下的山東省汽車電子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是山東省批準(zhǔn)建立的省內(nèi)唯一從事汽車電子技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，十年來干的“大事”有目共睹：比如，他們完成了我國首款為合資汽車廠商配套且具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于總線技術(shù)的汽車電子產(chǎn)品及其生產(chǎn)工藝過程的研發(fā)，為我國在汽車電子領(lǐng)域進(jìn)行自主創(chuàng)新并最終打破國外壟斷打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)……

十年前，山科院自動(dòng)化所、清華大學(xué)、中通客車三者強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，試圖建立“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新模式，“自動(dòng)化所做電池管理，清華大學(xué)做算法研究和變速箱，中通做集成，裝在中通車上。”

這是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的科研路。

王知學(xué)明白，“新能源汽車有三大關(guān)鍵部件，電池、電機(jī)加電控。電池和電池管理這套系統(tǒng)在三大部件中無論是成本還是價(jià)值都占了1/3。”其中的挑戰(zhàn)有三：

“第一，鋰電過度充電和過度放電都會(huì)引起危險(xiǎn)，但如何解決是一個(gè)技術(shù)問題，如何讓剩余電量到10%就不讓跑了，充滿電需要4.4V，如何通過電池管理系統(tǒng)讓充滿電限制到4.2V左右；第二，電池一致性問題，如果它一輛新能源車需要300V的電壓，大概就是100多塊電池串到一塊，如果其中有一塊電池內(nèi)阻高了，它會(huì)引起整個(gè)電池運(yùn)行不正常，這時(shí)必須均衡它，把其他的東西拉到一個(gè)水平上；第三，前面所說的剩余電量和電池健康狀態(tài)的計(jì)算，這里面準(zhǔn)確性很重要。”

十年磨一劍，王知學(xué)團(tuán)隊(duì)沒有讓伙伴們失望。他們做出了實(shí)現(xiàn)電池荷電狀態(tài)（SOC）精確估算方法，開發(fā)出智能安全監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)解決了車載動(dòng)力電源電流均衡、關(guān)鍵參數(shù)估算和安全監(jiān)控防護(hù)等行業(yè)難題。

一些關(guān)鍵性的指標(biāo)，比如涉及到電池一致性的電池成組、熱管理、電流均衡，比如涉及到電池可靠性的過度充、放電、高低溫特征、大電流充放、接觸松動(dòng)等，都做到了萬無一失。

汽車設(shè)計(jì)與制造技術(shù)專家鐘志華院士認(rèn)為，“這個(gè)項(xiàng)目提出了全階段鋰離子電池均衡技術(shù)及基于RC等效電路的電池SOC估算技術(shù)，開發(fā)出新型模塊化電池成組技術(shù)，并開發(fā)出高集成度、低成本車載能源系統(tǒng)，解決了車載動(dòng)力電源系統(tǒng)壽命預(yù)測、SOC估算和安全防護(hù)等行業(yè)難題，并大幅提升了電池組使用壽命；在整車集成方面，提出了多級(jí)安全防護(hù)技術(shù)，有效保障了關(guān)鍵零部件可靠性及高壓安全性。”

“他們打破國外技術(shù)封鎖和壟斷，獲得了多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。”汽車工程專家郭孔輝院士也十分看好這項(xiàng)成果；而泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才、濰柴動(dòng)力副總裁張紀(jì)元更看到了項(xiàng)目在產(chǎn)業(yè)化上的努力，“這個(gè)項(xiàng)目在山東、黑龍江，新加坡、菲律賓等100余個(gè)國內(nèi)外城市和國家地區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模應(yīng)用，累計(jì)銷售收入達(dá)80億元。”

對(duì)于這一切，王知學(xué)并不滿足。他說：“我們還在路上，需要更多努力。”