因生活環(huán)境與生產(chǎn)發(fā)展，以及能源需求與供給的矛盾日益突出，自上世紀(jì)90年代以來，混合動(dòng)力汽車便成為全球汽車工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已紛紛投入巨資，進(jìn)行混合動(dòng)力汽車的研究、開發(fā)，并取得了階段性成果，其中以美國(guó)和日本更為突出。我國(guó)混合動(dòng)力汽車研發(fā)與國(guó)外處于相近的起跑線，技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化的差距相對(duì)較小，經(jīng)過“十五”和“十一五”期間攻關(guān)，目前處于已產(chǎn)業(yè)化初期階段。據(jù)《AutoMfg &Production》預(yù)計(jì)，2011年，世界汽車市場(chǎng)上,混合動(dòng)力車輛將達(dá)到150萬輛；2015年將在世界汽車市場(chǎng)占15%；2020年將占到25%。這是一個(gè)非常大的混合動(dòng)力車輛數(shù)量的比例，它預(yù)示著混合動(dòng)力汽車未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)前景十分廣闊。
　　作為混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵零部件,車用動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)具有十分重要的地位,而春蘭恰是國(guó)內(nèi)最早和最強(qiáng)的車用動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)研發(fā)、制造和技術(shù)集成的先導(dǎo)型企業(yè)，以及全球新能源產(chǎn)品的供應(yīng)商，其車用動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)的技術(shù)路線及關(guān)鍵技術(shù)，正引領(lǐng)著國(guó)內(nèi)新能源汽車動(dòng)力發(fā)展的方向。
    
　　春蘭車用動(dòng)力電池相關(guān)技術(shù)路線
　　對(duì)于缺少自主的、核心的汽車零部件技術(shù)的中國(guó)汽車及相關(guān)行業(yè)來說，混合動(dòng)力及純電動(dòng)汽車用電池和控制系統(tǒng)，是中國(guó)相關(guān)企業(yè)成為全球領(lǐng)先供應(yīng)商的重要機(jī)會(huì)。在這方面，中國(guó)企業(yè)和國(guó)外的差距，沒有現(xiàn)在的汽車零部件核心技術(shù)那么大，國(guó)外也沒有比中國(guó)早多少年。加上中國(guó)本身的成本優(yōu)勢(shì)，以及在電動(dòng)自行車（摩托車）用電池方面積累的經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)完全有可能在混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車用電池方面生產(chǎn)出性價(jià)比很高的產(chǎn)品，并有可能占領(lǐng)技術(shù)的最高端。
　　新能源汽車動(dòng)力電池的技術(shù)路線有多條，其中最主要和最具代表性的有三條：一是燃料電池；二是動(dòng)力鋰離子電池；三是動(dòng)力鎳氫電池。
　　燃料電池是一種以氫氧為燃料，高能效、無污染的清潔能源，可同時(shí)解決節(jié)能和環(huán)保兩大世界難題，它代表了汽車未來的發(fā)展方向。但由于存在制氫成本高、氫氣儲(chǔ)存困難等制約因素，因此，目前和今后一段時(shí)問尚不具備商業(yè)化的條件。最樂觀的預(yù)測(cè)，以純氫為燃料的燃料電池汽車的商業(yè)化生產(chǎn)，至少還需10年以上的時(shí)間，即使在一定程度上實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，也會(huì)是以一種高成本的方式。
　　動(dòng)力鋰離子電池是以鋰嵌入化合物為正負(fù)極的二次電池，具有重量輕、體積小、能效高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無記憶性、自放電率低、溫度適用范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。該電池有高容量和高功率兩種類型。高容量電池可用于礦燈、醫(yī)療器械等；高功率電池主要用于混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)工具，以及其它需要大電流充放電的設(shè)備和設(shè)施。以目前的技術(shù)而言，動(dòng)力鋰離子電池還受到安全性不穩(wěn)定、價(jià)格較高、公路充電配套設(shè)施不完善等制約，規(guī)�；�生產(chǎn)尚需時(shí)日。
　　動(dòng)力鎳氫電池是一種應(yīng)用范圍很廣的新型驅(qū)動(dòng)性二次電池，同樣具有高能量、長(zhǎng)壽命、快充放、無記憶、無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，動(dòng)力鎳氫電池的安全性較好，具有耐過充電、耐過放電的能力，且價(jià)格介于鉛酸電池和鋰離子電池之間，在產(chǎn)業(yè)化方面也比燃料電池和動(dòng)力鋰離子電池更有技術(shù)和應(yīng)用基礎(chǔ)。
　　那么，這些技術(shù)路線應(yīng)該優(yōu)先采用哪一條？
　　“不管采用何種技術(shù)路線，都應(yīng)該考慮動(dòng)力電池的技術(shù)難度、性能特點(diǎn)、成本價(jià)格、使用安全和應(yīng)用前景等方面，在當(dāng)時(shí)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力。”春蘭（集團(tuán)）公司副總裁劉亞夫說：“十多年以前，我們首先選定了走動(dòng)力鎳氫電池研究這條技術(shù)路線，經(jīng)過不懈努力，掌握了這種電池在關(guān)鍵材料、電池配方和電源管理等方面的眾多核心技術(shù)，目前，我們的動(dòng)力鎳氫電池性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛且已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)80%以上的混合動(dòng)力客車，應(yīng)用的就是春蘭動(dòng)力鎳氫電池。回過頭來看，我們當(dāng)初的選擇是非常正確的�，F(xiàn)在我們正在走第二條技術(shù)路線，即大力開發(fā)高功率動(dòng)力鋰離子電池，同時(shí)，第三條技術(shù)路線——燃料電池的深度研究也已起步。我相信，未來3～5年內(nèi)，春蘭動(dòng)力鋰離子電池和燃料電池，也一定會(huì)像春蘭動(dòng)力鎳氫電池一樣，全面覆蓋國(guó)內(nèi)電動(dòng)車市場(chǎng)�！�
　　劉亞夫的表述與業(yè)內(nèi)專家的說法不謀而合。專家們普遍認(rèn)為，滿足使用安全性高、環(huán)境溫差范圍廣、充放電功能性強(qiáng)、倍率放電使用性好等條件的動(dòng)力電池，是廠商應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用的技術(shù)路線。動(dòng)力鎳氫電池是現(xiàn)實(shí)選擇，動(dòng)力鋰離子電池是理想路徑，燃料電池是發(fā)展方向，并且隨著技術(shù)的日漸成熟，動(dòng)力電池的市場(chǎng)空間會(huì)更大幅度地展開。
    
　　春蘭車用動(dòng)力電池管理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
　　混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池組通常是由上百只電池串聯(lián)組合而成，在使用過程中需要對(duì)其進(jìn)行綜合管理，以確保電池組工作的安全性和可靠性。那么如何來進(jìn)行高效的管理呢？為此，春蘭通過研發(fā)控制軟件，推出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的車用動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。
　　車用動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，簡(jiǎn)稱BMS）是混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車中一個(gè)重要的關(guān)鍵部分，是一個(gè)處于監(jiān)控運(yùn)行及保護(hù)電池關(guān)鍵技術(shù)中的核心部件，能給出剩余電量和功率強(qiáng)度預(yù)測(cè)、進(jìn)行智能充電和電池診斷安全等功能集合的綜合系統(tǒng)。其中BMS的核心部分是對(duì)電池的均衡進(jìn)行管理。
　　混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車在運(yùn)行時(shí)，電池的放電和充電均為脈沖工作模式，大電流脈沖可能會(huì)造成電池過充或深放，所以電池管理系統(tǒng)對(duì)電池SOC（荷電狀態(tài)）的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性就顯得十分重要，如果預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，則容易造成電池的過充或深放，影響電池的使用壽命。負(fù)責(zé)開發(fā)這個(gè)項(xiàng)目的春蘭清潔能源研究院有限公司，根據(jù)混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車的運(yùn)行狀況，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)并對(duì)電池的特性進(jìn)行研究，建立了變電流工作條件下的SOC（荷電狀態(tài)）預(yù)測(cè)模型。經(jīng)過驗(yàn)證，管理系統(tǒng)SOC（荷電狀態(tài)）預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度可以達(dá)到小于5%，充分滿足混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車的使用要求。
　　“混合動(dòng)力汽車電源系統(tǒng)一般電壓都達(dá)到300V左右，所以電源系統(tǒng)在使用中的安全控制就顯得尤為重要。我們采用高壓電安全控制系統(tǒng)對(duì)電池高壓電路的通斷實(shí)施控制�！贝禾m清潔能源研究院有限公司動(dòng)力電源系統(tǒng)首席專家古勁升說，“實(shí)際上，就是增加一種特制的高壓安全保護(hù)板，該板可實(shí)時(shí)檢測(cè)電池包的絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻失效時(shí)，及時(shí)輸出高壓電路關(guān)斷信號(hào)，切斷蓄電池高壓電路�！�
　　據(jù)介紹，春蘭清潔能源研究院有限公司對(duì)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)得十分完整，由于充分考慮了10種因素，即：電壓、電流、溫度、電壓變化率、電流變化率、溫度變化率、充電過程、放電過程、自放電、電池類型等，因而，其動(dòng)力電池管理系統(tǒng)具有10種功能，即：SOC（荷電狀態(tài)）預(yù)測(cè)、SOH（劣化程度）預(yù)測(cè)、充電過程控制、放電過程控制、電池組溫度控制、故障診斷、失效控制、高壓電安全控制、全天候電池安全管理、均衡化充電管理等。也就是說，春蘭動(dòng)力電池管理系統(tǒng)能診斷和處理各類故障。
　　與此同時(shí)，在車用動(dòng)力電池管理系統(tǒng)上，春蘭還采用了高集成邏輯電路設(shè)計(jì)和嵌入式操作系統(tǒng)，擁有更為精確的電池電量計(jì)算模型及電池狀態(tài)判別模型，不僅可滿足新能源汽車不同工況下的控制需求，而且能有效提高動(dòng)力電池的使用率，降低維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行成本。
　　春蘭清潔能源研究院有限公司副總經(jīng)理孔令國(guó)確信地說：“該系統(tǒng)開發(fā)成功后，可同步管理所有在線的電動(dòng)車輛，通過持續(xù)不斷地跟蹤、處理電動(dòng)汽車運(yùn)行，提醒用戶完成緊急、短期、中期、長(zhǎng)期的維護(hù)工作，并評(píng)價(jià)電池組的運(yùn)行和維護(hù)質(zhì)量，提高無故障工作時(shí)間�！�
　　目前，春蘭這種電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品，已應(yīng)用于多家汽車制造公司的混合動(dòng)力客車，經(jīng)累計(jì)行程數(shù)千萬公里綜合性能考評(píng)，其電池組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控；電池組SOC（荷電狀態(tài)）的高精度估算；電池組的能量均衡；電池組的故障診斷和安全保護(hù)等性能均十分突出，充分滿足了整車廠的實(shí)際使用要求。而春蘭清潔能源研究院有限公司，也成為國(guó)內(nèi)唯一具備自主進(jìn)行動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)和電池?zé)峁芾砑跋到y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與總成，并實(shí)現(xiàn)其總成產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。
    
　　春蘭車用動(dòng)力電池新品研發(fā)動(dòng)態(tài)
　　就在動(dòng)力鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用取得驕人業(yè)績(jī)的同時(shí)，春蘭新型動(dòng)力電池產(chǎn)品——?jiǎng)恿︿囯x子電池和燃料電池的研發(fā)也進(jìn)入了關(guān)鍵階段。以自己的博士后工作站、國(guó)家級(jí)技術(shù)中心和實(shí)驗(yàn)室為主干的春蘭“全球開放式科研平臺(tái)”，在這個(gè)項(xiàng)目上薈聚了眾多中外電池專家，并于今年初取得了動(dòng)力鋰離子電池和燃料電池材料、材料間的匹配、電池的制造工藝和設(shè)備等多方面的技術(shù)成果。近期，通過成千上萬次的試驗(yàn)，春蘭已充分掌握動(dòng)力鋰離子電池充放電特性、溫度特性、循環(huán)壽命、自放電性、安全性等綜合性能，并找到了一種高品質(zhì)的電池隔膜材料，而這種新型隔膜，在動(dòng)力鋰離子電池中表現(xiàn)出了高安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命特性。
　　專家介紹說，用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力鋰離子電池與用于手機(jī)的鋰離子電池不是一個(gè)概念，前者容量比后者容量高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。例如，目前手機(jī)中的鋰離子電池容量約為3-4Wh，而單一混合動(dòng)力轎車鋰離子動(dòng)力電池組的容量約為1kWh，是手機(jī)鋰離子電池的近400倍；純電動(dòng)轎車鋰離子動(dòng)力電池為20kWh，是手機(jī)鋰離子電池的近1萬倍。因此，研發(fā)成功比能量、比功率、安全性三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)均高的動(dòng)力鋰離子電池難度非常大。
　　“目前國(guó)內(nèi)從事鋰電池研發(fā)和生產(chǎn)的公司已有300多家，另外還有上百家公司正在轉(zhuǎn)型，準(zhǔn)備生產(chǎn)鋰電池，這說明電池產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入一個(gè)綠色時(shí)代�！敝袊�(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)王金良指出，“但應(yīng)當(dāng)看到，鋰離子電池屬于高成長(zhǎng)行業(yè)，技術(shù)變化非常迅速，沒有一定的資金、規(guī)模和科技實(shí)力的公司是難以立足的，像正極材料、電解液、薄膜等，都擁有較高的技術(shù)門檻，只有依靠自主研發(fā)技術(shù)、處于領(lǐng)先地位的企業(yè)，才能獲得長(zhǎng)足發(fā)展并取得規(guī)模效應(yīng)�！�
　　在國(guó)內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈條中處于前端位置的春蘭清潔能源研究院有限公司，正是這種“自主研發(fā)技術(shù)、處于領(lǐng)先地位的企業(yè)”。
　　該公司建有4000平米的能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換工程技術(shù)中心，以及2000平米的氫能綜合利用工程技術(shù)研究中心，兩個(gè)中心下設(shè)七個(gè)實(shí)驗(yàn)室，即：動(dòng)力與儲(chǔ)能電源產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室、系統(tǒng)集成與應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研究與應(yīng)用評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室、工藝技術(shù)與裝備實(shí)驗(yàn)室、燃料電池基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、燃料電池產(chǎn)品技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、燃料電池電源系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室。
　　與此同時(shí)，該公司裝備了眾多從事新型動(dòng)力電源研究開發(fā)的大型裝備。如原材料及電極晶體結(jié)構(gòu)的XRD衍射儀、進(jìn)行元素含量分析的ICP等離子發(fā)射光譜儀、進(jìn)行極板孔隙度測(cè)量的壓汞儀、進(jìn)行原材料粒度分析的激光粒度分析儀、進(jìn)行電池性能測(cè)試的Arbin電池性能測(cè)試儀、迪卡龍電源系統(tǒng)性能分析設(shè)備、車載動(dòng)態(tài)測(cè)試儀、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與流體仿真分析軟件等，為成果產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)、運(yùn)行提供了必要的配套條件。
　　此外，在培養(yǎng)大批富有經(jīng)驗(yàn)和開拓意識(shí)的科技人才的同時(shí)，該公司還聘請(qǐng)了許多電化學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專家作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，與春蘭科技人員組成課題組，共同進(jìn)行一些關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。
　　近年來，該公司被選為“江蘇省動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”理事長(zhǎng)單位，并承擔(dān)江蘇省企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略推進(jìn)計(jì)劃的相關(guān)重大項(xiàng)目，其研發(fā)的“新能源汽車電子控制系統(tǒng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目成功競(jìng)標(biāo)國(guó)家工信部電子信息發(fā)展基金，項(xiàng)目“混合動(dòng)力轎車用DY144-8鎳氫動(dòng)力電源系統(tǒng)”獲得國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃立項(xiàng)，“800KW電力電站用模塊化鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)”項(xiàng)目獲國(guó)家火炬計(jì)劃立項(xiàng)，自主開發(fā)的“混合動(dòng)力城市客車節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)”獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
　　國(guó)家“863計(jì)劃”動(dòng)力電池測(cè)試中心主任王子冬，在近期舉辦的“中國(guó)電動(dòng)車輛學(xué)術(shù)年會(huì)暨電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)”上表示，目前動(dòng)力鋰離子電池在純電動(dòng)汽車上占用的空間較大，成本很高，且能量密度僅為90～120Wh/kg，無法滿足電動(dòng)汽車長(zhǎng)距離出行的需要。因此，他希望各電池廠商進(jìn)一步改善鋰電池能量密度、輸出功率密度、成本與安全性，能在2015年-2020年，開發(fā)出能量密度達(dá)200～300Wh/kg的第二代材料。目前，春蘭的動(dòng)力鋰離子電池研發(fā)正朝這個(gè)方向發(fā)展，其未來推出的新產(chǎn)品，無疑將會(huì)給業(yè)界帶來新的憧憬…… （孫廣明）