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独家专访│超思维:高精度BMS领导者 动力电池BMS年产能超5万套

作者:陈语 张倩来源:中国电池网 日期:2016年12月6日 10:50

        中国电池杂志-中国电池网12月5日讯(陈语 张倩 湖南长沙报道)新能源汽车产业已被提高到国家战略的高度,国家发展新能源汽车的决心早已显而易见。但消费者普遍对新能源汽车续航里程、性价比、安全等方面存在顾虑,让电动汽车消费市场难以打开。

        作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带,电池管理系统(BMS)在保障动力电池安全和提高电池寿命方面具有无法替代的核心地位,吸引了越来越多的企业涉足。动力电池企业及整车企业也开始加速布局BMS领域,再加上专业的BMS企业也开始发力,未来市场竞争将更为激烈,具有核心技术优势的企业将占据更大的市场份额。

        “高精度、品质稳定、功能安全将是未来BMS产品的核心技术亮点。”在前不久举办的第4届中国(湖南·宁乡)锂电新能源产业国际高峰论坛上,超思维电动汽车动力电池BMS事业部执行副总经理文艺做了BMS管理系统相关技术分享,他认为,“BMS是电动汽车的核心关键技术。如果BMS的SOC估算精度不准,易引起消费者使用体验过程中的里程恐慌。此外,产品质量良莠不齐,某些BMS产品功能缺失,指标过低,从而埋下各类安全隐患。”

▲深圳市超思维电子股份有限公司外景图

        超思维全称为“深圳市超思维电子股份有限公司”,成立于2006年,定位“电池管理系统专家”,是一家以数码锂电池保护板、储能电池管理系统(BMS)、动力电池管理系统(BMS)的研发、设计、生产、销售及服务为主营业务的国家高新技术企业,是国内一流、行业领先、市场占有率高的电池管理系统解决方案提供商。2015年3月在全国中小企业股份转让系统挂牌上市,股票代码为:832162。

        据悉,超思维每年将销售额的5%以上用于研发投入,并设有可靠性试验室以及产品鉴定测试中心。其拥有一支由博士,硕士和学士等高素质专业化人才组成的精英团队,核心成员分别来自于行业内知名企业、电池厂商和各大主机厂,具备丰富的产品研发及调试经验,可为客户定制个性化的电池管理系统解决方案。在动力电池管理系统(BMS)领域,超思维掌握了多项核心关键技术,并已申请多项发明和实用新型专利。

 

▲超思维电动汽车动力电池BMS事业部执行副总经理文艺接受中国电池网采访

        文艺博士在接受中国电池网(微号:mybattery)采访时表示,目前超思维3C类锂电池保护板日产能可达30万片以上;电动工具、电动自行车等小动力锂电池保护板日产能5000片以上;储能锂电池保护板日产能2000片;动力电池BMS管理系统年产能可达5万套以上。另外,公司动力电池BMS采用“基于整定运算的扩展卡尔曼滤波算法”以及“基于试验的快速参数辨识方法”方式的“高精度SOC估算”核心技术,简化扩展卡尔曼滤波算法中的运算量,实现了高精度、低成本、短开发周期的电池管理单元(BMU)产品的技术创新。

        以下为采访实录:

        中国电池网:目前公司3C类锂电池保护板、动力、储能保护板及BMS管理系统的产能是多少?哪块业务对公司业绩贡献大?

        文艺:超思维现有专业研发技术人员超过80余人,有多年的行业研发技术积累,并拥有17条标准自动化配置SMT生产线,制造能力强大。公司3C类锂电池保护板日产能可达30万片以上;电动工具、电动自行车等小动力锂电池保护板日产能5000片以上,储能锂电池保护板日产能2000片;动力电池BMS管理系统年产能可达5万套以上,产品型号齐全,可根据客户要求提供订制化设计方案,是广东省锂离子电池管理系统产品最丰富的专业制造商之一。

        公司在2016年之前主要以3C数码、小动力及储能产品锂电池保护产品为主,而公司的新一代电动汽车动力电池BMS管理系统产品,已经通过多家整车厂、电芯厂和Pack厂测试验证,得到广泛认可,有望在今年年底放量。所以2017年将是公司动力电池BMS的发展元年,公司的业绩将有望迎来快速增长。

        中国电池网:公司的主推产品有哪些?与同类产品相比,有什么样的优势?主要客户有哪些?

        文艺:2006年超思维公司注册成立后,快速切入数码电池保护板市场,而后切入储能及小动力电池保护板市场。至今转型升级,确立BMS、VCU、MCU电动汽车核心三电控制技术在公司发展战略的主导地位。公司主推电动汽车动力电池管理系统BMS产品,与同类产品相比具有高精度、高品质、高性价比的“三高”优势。在实车搭载验证中,超思维动力电池BMS产品SOC估算的精度误差达到了1%以内,远优于8%的限值。在主动均衡方面,超思维BMS产品达到了5A的峰值,在国内处于领先水平。

        超思维的电动汽车动力电池BMS产品目前已得到动力电池龙头企业比克电池等客户的认可,同时搭载装车江苏卡威、猛狮科技、杭州锣卜科技等新能源汽车整车生产企业,得到客户一致好评。

        中国电池网:在BMS技术上,国内外的差距有多大?在软件方面,BMS管理系统的最核心的技术在于SOC的估测算法,公司拥有“高精度SOC估算”核心技术,该技术有什么优势?

        文艺:国外在电动汽车电池管理系统研究方面起步较早,尤其是美国、日本、德国等对BMS相关技术的研发形成了较为完善的体系。国内动力电池管理系统技术参差不齐,BMS的SOC估算算法、均衡方式和绝缘检测方式等技术相对落后。另外,高水平的标准是引领科技创新和产业升级的支撑点。我国行业标准《QC/T897-2011》对比美国等国外先进的测试标准,存在不小的差距,行业标准要求相对滞后。为促进技术创新和技术进步,标准修订亟需加快。

        超思维定位于“高精度BMS领导者”,基于高精度SOC估算,高精度主动均衡 ,可靠、精准的绝缘检测,精准的车辆状态信息监控等核心技术凸显了“高精度”的性能优势。

        超思维BMS实现高精度SOC估算在于采用“基于V型整定扩展卡尔曼滤波算法(VINT_EKF)”,简化扩展卡尔曼滤波算法中的运算量,结合“基于试验的快速参数辨识方法”,大幅度减少HPPC(混合动力脉冲能力特性)的试验次数,很好地解决了制约卡尔曼滤波算法商用化的最大障碍。基于此,超思维研发出集SOC/SOH估算、故障诊断、数据采集处理发送、充放电管理等功能的高精度、低成本、短开发周期的BMU产品。

        同时,超思维BMS“基于V型整定扩展卡尔曼滤波算法(VINT_EKF)”和 “基于试验的快速参数辨识方法”的实时在线估算,极大简化了电池的标定工作,使得对一致性不太好的电池组状态的精确控制成为现实,也使得无论是新电池还是老化后的电池,都能保持较高的健康状态。

        经试验测试,在中国行业标准《QC/T 897-2011》条件下,包括SOC≥80%、80%>SOC>30%和 SOC≤30%三种SOC范围测试所得结果表明,SOC估算精度误差都<1% ,远低于标准要求的8%限值。由于BMS的中国行业标准SOC测试的范围、时间、工况等与实际工况有一定差距。超思维为求更高标准的精度验证,采用相对较接近实际的NEDC模拟工况进行试验及分析,测试得SOC估算精度误差为0.48%。同样实现了高精度估算。体现出超思维BMS较高的估算精度、较快的收敛性和较好的鲁棒性。

        在均衡方式上,超思维BMS均可采用更优的主动均衡和被动均衡方案。超思维BMS基于变压器架构的主动均衡方案,进行削峰填谷,实时对动力电池系统进行主动均衡,主动均衡峰值电流达5A,做到了迅速的高精度均衡,有效解决被动均衡散热需求高、工作效率低问题,保持电池的一致性,延长电池的使用寿命。

        绝缘检测方面,超思维BMS“基于回波辨识的快速绝缘检测方法”,采用似雷达反射波的工作原理,以非接触的方式对高压系统进行可靠、精准的绝缘检测,提高安全性和兼容性。区别于传统常见的绝缘检测方法为母线端电压法和对称电压测量法,消除了此两种方法存在总正或总负对地有持续的分电压等安全问题和误报现象。

        而在远程信息服务方面,超思维BMS集成T-BOX(车载远程信息服务终端) ,实时进行数据采集上传到云端存储,并采用最新的互联网大数据处理技术 ,可实现状态监控、远程控制、信息报表汇总等,得出有益于改进系统设计、支持管理决策的信息,同时具备持续在线升级功能。符合GB/T 32960 《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》标准要求。

        中国电池网:比亚迪、中航锂电、国轩高科、欣旺达等电池企业自身有配套的BMS管理系统,您认为,作为专业的BMS管理系统公司,怎样才能获得更多的市场份额?

        文艺:BMS作为新能源汽车核心部件,产业链各环节的主体均有参与布局和竞争,总体来看,BMS市场参与者主要有三类:

        第一类是动力电池企业:大多是“BMS+PACK”模式,掌握电芯到电池包的核心技术,自行研发BMS,例如CATL、国轩高科、沃特玛等。

        第二类是整车企业:整车企业对电芯的参与较少,一般通过兼并购、战略合作等方面进入,而BMS则为大的企业重点考虑的领域。 国内如长安、北汽、BYD等车企均有专门的研发团队进行BMS的研发。

        第三类是专业第三方BMS企业:目前国内第三方BMS企业仍占据主要位置。一部分由动力电池BMS企业,另一部分是传统数码电池BMS企业转型升级而来。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,但技术相差较大,国内处于竞争前列的企业主要有超思维、科列技术、亿能电子等。

        据了解,目前专业第三方BMS企业仍是市场主流,占比约42%。未来新能源汽车将保持高速增长,动力电池需求巨大,作为动力电池的核心部件,BMS前景空间广阔。但市场上关于动力电池的质量安全问题层出不穷,从市场层面必定逐步淘汰性能不良的BMS产品;国家层面,工信部发布《国家重点研发计划新能源汽车等重点专项2017年度项目申报指南的通知》和《关于进一步做好新能源汽车推广应用安全监管工作的通知》等都强化了关于动力电池管理系统标准。也就是说,要在未来市场中立足,靠的是不断积累的技术经验,靠的是不断创新的核心技术,靠的是不断追求的产品过硬品质。专业第三方BMS企业若发挥好技术积累、生产工艺、生产管理、成本控制等优势,相信定能越走越远。

        超思维在电池管理系统领域经历了十年耕耘、积累、成长。拥有丰富的研发技术经验积累和强大的制造能力,加上核心技术优势,并已凭借其创新能力及其优良的BMS产品性能,初步获得业界的认可。

        超思维在动力电池BMS领域抱着初创企业的心态,以“研发型企业”定位自身,力争通过核心技术差异化优势来参与市场竞争。打造与同类产品相比具有的高精度、高品质、高性价比的“三高”优势,成为“高精度BMS领导者”。

        中国电池网:公司在半年报中披露,上半年净利润微降的主要原因是研发投入增加,能详细介绍一下吗?我们注意到,公司准备在深圳龙华新区成立动力电池BMS研究院,能具体介绍一下吗?

        文艺:主要是人力成本、研发投资费用增加。2016年公司确立了BMS、MCU、VCU电动汽车核心三电控制技术在公司发展战略的主导地位后,在行业内广泛招贤纳士,引进高水平技术人才。相应增加了人力资源成本;另外,公司加大不断完善研发能力建设,增加了研发设备购买投入费用,这些都导致2016年研发投资费用明显增加,因此上半年净利润出现微降的情况。总的来说2016年是布局阶段,但我们产品已完成搭载测试,并得到客户认可,初步达成了合作意向,BMS产品望在今年年底放量。预计2017年公司的业绩将有望迎来快速增长。

        现超思维总部和动力电池BMS研究院即将于今年年底前整体迁入深圳市龙华新区港之龙科技园,目前正处于办公室场所装修和试验测试设备进场安装调试阶段。新的动力电池BMS研究院将引入包括大型电池测试仪、新能源汽车能源控制系统硬件在环测试负载电源设备、高低温交变湿热试验箱、动力电池检测系统、密封试验用水槽等系统性测试试验设备和手段,具备100人左右的技术研发团队。力争成为行业内领先研发机构,广东省重点实验室。

        中国电池网:目前,新能源汽车的个人消费市场还未完全打开,原因之一就是担心安全问题,您认为,动力电池的安全性能,要从哪些方面去提升?

        文艺:BMS作为电动汽车动力电池组的监控管理中心,必须对电池组的温度、电压和充放电电流等相关参数进行实时动态的监测和均衡,必要时能主动采取紧急措施保护各单体电池,防止电池组出现过充、过放、温度过高以及短路等危险。此外,还必须在电池组的整个使用周期内对电池的SOC进行准确估算,并以合适的方式将剩余电量、续驶里程和故障异常等关键信息及时反馈给驾驶员。因此,提升动力电池安全性首要提升BMS安全设计要求,超思维认为BMS安全设计应符合几点要求:

 1、实时在线高精度SOC估算:在各种规定的工况下均能安全准确可靠地实时在线监测电压、电流、温度等电池状态。并可根据电池状态监测信息准确可靠地实现高精度SOC估算。

 2、高效、高精度地均衡控制管理:可根据电池状态及故障信息安全,高效、高精度地进行均衡控制管理,及时采取措施保护单体电池,防止出现过充、过放危险。

 3、可靠、精准的绝缘保护:采用可靠、精准的检测方法,实时监测电池组正端或负端对车身地绝缘电阻,当低于规定要求时,可及时执行保护动作。

 4、及时的故障诊断与保护:在各种规定工况下均能准确可靠地诊断出电池系统异常或故障发生,并及时执行保护动作,保障电池系统与乘员安全。

 5、具备远程信息服务能力:按照《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》(GB/T 32960)国家标准要求,可实现状态监控、远程控制、故障信息报表汇总等关键系统运行安全状态进行监测和管理,设置安全阈值,及时反馈信息预警并采取有效措施消除隐患。

        超思维BMS已掌握了如上提到的安全性设计要求的核心技术,超思维将集合基于高精度BMS解决方案为市场提供高安全性能BMS产品,确保电动汽车用动力电池在使用过程中的安全性问题。 

        中国电池网:作为新三板企业,公司未来在锂电新能源领域有什么规划?是否准备转板块上市?

        文艺:2016年超思维确立了BMS、VCU、MCU电动汽车核心三电控制技术的发展战略主导地位,并定位高精度BMS领导者。目前已完善了高素质专业化人才梯队,强化了研发试验能力,搭建了营销网络,布局阶段已初步完成。在未来三年内超思维BMS产品将逐步进入市场,我们目标是进入电动汽车动力电池BMS行业前三甲,成为高精度BMS领导者,业绩得到大幅提升,最终实现转板上市,使得公司发展再上一个台阶。

        同时我们倡议成立BMS行业技术联盟,提出两点建议:

        首先,为提升SOC估算精度,提高行业标准,建议引导行业从电流积分算法向实时在线估算算法转变。

        其次,为推动BMS行业技术共同进步,具备国际竞争力,建议联合开发基于共性技术的专门处理算法,打造共性技术应用平台。

        编后语:从资本市场的动向来看,伴随着产能持续扩张,未来将有更多资金涌向新能源汽车产业及其细分领域。从国家的一系列政策来看,新能源车、动力电池的准入将趋严,电池管理系统作为电池的“大脑”,未来市场竞争将更为激烈。专业的电池管理系统在未来不仅要做大规模,更需要快速形成自己的技术特点或产品特色,以期持续分享新能源动力电池大发展的红利。

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