電池管理系統前景
充滿變數
雷德灝／拓墣產業研究所研究員
為了尋找石油的替代能源，各產業逐漸仰賴鋰電池等動力電池，特別是石油使用比重最高的運輸工業，目前電動車已取代3C產品，成為動力電池最大應用市場，光是電池就約占電動車總成本50%。
不過，動力電池燃燒爆炸的案例時有可聞，能監控管理電池狀態的電池管理系統(Battery
Management System, BMS)，便成為提升電動車安全性的關鍵角色。
目前市面上的油電混合車(Hybrid
Electric Vehicle；HEV)電池多採用鎳氫電池，但隨著新電池材料的精進，市場逐漸發展出具備高密度、高功率與安全性佳等優點的鋰離子電池，普遍被認為是未來純電動車(Battery
only Electric Vehicle；BEV)動力來源的主流。
不過，鋰電池大量生產的品質掌控不易，且還有高溫環境降低電池壽命，及充放電過程不穩定性高等缺點。電動車動力電池係由多組電池串連而成，例如純電動車電池芯串數高，電壓甚至達數百伏特，若發生燃燒爆炸，狀況勢必難以掌控。
為了解決上述問題，具有監控並管理電池充放電狀況的BMS便應運而生。藉由BMS與鋰電池的搭配，可讓電動車更為安全，續航力也大為提升，將是推動電動車普及化最大動力。目前，BMS投入廠商相對較少，成為國際大廠的重點發展項目。
一般來說，當電池串數愈多，所需的BMS量與技術也愈高。例如，純電動車完全仰賴電池為動力來源，對於BMS的技術要求標準便高於油電混合車與插電式油電混合車(Plug-in
Hybrid Electric Vehicle；PHEV)。
BMS應用在純電動車上，除監測保護電池組外，還要在充放電時作平衡，也要有殘電顯示功能，並和控制區域網路(Controller
Area Network, CAN)通訊介面搭配。除了上述高階BMS技術，純電動車的數量、電池優劣與延伸應用等變數，也會影響BMS的發展結果。
變數1
純電動車前景不明
觀察未來各式電動車款市場，油電混合車技術相對成熟，不需仰賴大電量的鋰電池，也不用充電設備即可上路。預計未來10年內仍是電動車市場的主流產品，2020年油電混合車銷售量約占整體電動車市場75.2%。
而以大功率馬達為動力基礎，搭配小引擎發電提升續航力的插電式油電混合車，即使沒有充電站也可以透過加油，補充車輛行駛所需之能源。雖然節能減碳效果不如純電動車，但因為比較貼近傳統汽車使用者習慣，預估2020年將占整體電動車市場銷售量15.7%。
至於純電動車，因高度仰賴充電站等基礎設施建置，且受限於鋰電池技術發展速度，預估到2020年全球純電動車銷售量，僅將占整體電動車市場9%。
不過，純電動車逐漸興起，可望大幅帶動BMS產業發展。預估全球電池管理系統的產值(含電動車用與延伸應用)將從2009年不到7億美元，增加至2020年的63億美元，呈現8倍速爆發成長。有朝一日當純電動車成為市場主流之時，BMS產業發展也可望跟著水漲船高！
變數2 電池技術牽制發展
技術面上，當電池串數較低時，電池不一致性問題較不明顯，但是當電池串數高，電池間彼此不一致性問題就會特別嚴重。這就需要較為精準的充電電池容量計算(State of
charge, SOC)，以及透過主動式平衡功能來拉近電池間的一致性。
假使電池的技術成熟到可將電池芯的一致性維持至同一水平，電池組不需要依賴BMS協助，將會直接對BMS業者造成衝擊。若電池一致性技術差，電池組皆需要做平衡，車用BMS將持續成長且會朝向全功能發展，包含監控、保護、平衡、SOC量測等，才足以因應市場整體需求。倘若市場上有更多電池應用的空間，對於BMS業者而言，技術精進將會是搶市的重要關鍵。
變數3 延伸應用面拚毛利
當鋰電池的延伸應用較廣時，需求擴張將使成本相對降低，也可帶動BMS產業發展。BMS除了應用於電動車，3C產品、電動手工具和智慧型電網所需的儲能系統，都是BMS主要應用領域。
以智慧型電網儲能系統為例，當再生能源發電成熟，從家庭中生產可透過智慧型電網賣給電力公司。發電量供過於求時，鋰電池組就是很好的電能暫時儲存裝置，BMS的需求也將隨之提升。
在儲能市場中，目前鋰電池尚未大量取代現有的技術，因此可算是一個新興應用，若BMS的發展符合電廠需求，則可享受相對較高的毛利。預估2020年BMS在儲能領域的延伸應用，產值將達3.27億美元。
總而言之，純電動車市場規模、電池的技術純熟度與延伸應用範圍三個變數，將會影響BMS整體的產業發展優劣。
若純電動車市場規模不如油電混合車，市場對於BMS之依賴度將隨之減少。加上目前市場普遍預估短期內純電動車市場滲透難超越油電混合車，因此相關廠商應適當調整產品發展重心，減少投入BMS高階功能研發，繼而專注電池組的SOC量測、保護及熱管理功能，做好基本功來因應未來市場的變化。
2012-01-08工商時報
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