主动还是被动——从科列技术谈起
上一期我们介绍了动力电池领域内“BMS+PACK”的商业模式，并提出这一模式未来发展的关键在BMS的竞争力上。在国内单独列示类动力电池BMS业务的上市公司中，科列技术（832432.OC）以其远超同行业者的毛利率而受到了包括笔者在内的广泛关注。
无论是公司的相关介绍还是投资界的研究中无一例外的突出了科列技术的主动均衡技术。但事实上对于能够提高动力电池组能量利用效率的电池均衡技术，其一直都有着未来是主动均衡技术路线还是被动均衡技术路线的争论。那么这一期不妨从这里展开，让我们探讨一下这个电池均衡技术的现在与未来。
图1. 上市公司BMS业务毛利率
首先让我们来重温一下电池均衡技术是什么。
简单来说，由于电池的不一致性（容量衰减和内阻不同）会对电池的稳定性和寿命产生负面影响，比如充电时小容量电池会先充满，如果继续充电会导致过充，而放电时小容量电池会先放完，继续放电会导致过放。过充和过放使得其容量进一步减小。这种不一致性经过多个充放电周期后会变得更加严重，甚至会对电池的循环寿命造成严重影响。所以需要通过外加电路控制，使得电池组内各单体电池的剩余容量达到均衡一致的状态。这种能够使得电池组内各单体电池性质参数在工作状态下保持均衡一致的外电路控制技术即被称为电池均衡技术。
电池均衡技术的实现可以分为被动均衡和主动均衡两条路线。
形象地说被动均衡就是“枪打出头鸟”，BMS先通过电池荷电状态评估系统发现那些剩余电荷量较多的单体电池，然后通过电阻放电等方式消耗掉多余的电量，从而实现整个电池组的稳定。这种解决路线的电路简单可靠，成本低廉，但不可避免的损耗了电池组的一部分能量。
主动均衡即是将被动均衡浪费的这部分能量利用起来的技术路线——充电时将多余电量转移至高容量电芯，放电时将多余电量转移至低容量电芯，这样就可以提高电池组使用效率。但是与被动均衡不同，主动均衡不仅要识别各单体电池的状态，还要通过外电路构建单体电池间的充放电回路，所需要电路更加复杂，因而成本更高，可靠性低。而且如果电池使用过程中过于频繁地进行主动均衡，那么相当于频繁地对电池充放电，还会降低电池的使用寿命。
图2. 主动均衡技术和被动均衡技术示意图
来源：科列技术
综合上面的分析来看，主动均衡和被动均衡其实各有优势，主动均衡可以提高电池性能，有利于汽车续航能力的提高，而被动均衡电路简单，系统可靠性高，成本低廉。
因此从设计思想的角度看，随着技术进步，只要电池的一致性问题还存在，主动均衡的电路可靠性能够提高，成本还能够下降，那么主动均衡替代被动均衡可谓是毋庸置疑的未来趋势。但是，电池的一致性问题能不能解决，这个未来又究竟是何时，这才是投资者们真正需要关心的问题。
表1. 国内部分BMS厂商的均衡技术路线和供应电池厂
资料来源：国泰君安
对于新能源的另一支光伏来说，其一直以来也有着相似的争论——是单晶还是多晶。
单晶电池的光电转换无论是理论上还是实际上都高于多晶电池，那么只要成本慢慢降下来，多晶被单晶淘汰似乎已然是未来不可避免的趋势。但经历了十多年的发展，全球晶硅太阳能电池市场中单晶电池的份额最低时甚至一度低于了20%，而多晶份额反而一路长高。究其原因不过是多晶硅片较单晶硅片制备工艺简单得多，因而更低的制造成本使得其应用于终端的发电成本低于单晶硅片。虽然没有详细的市场份额数据，但就目前国内BMS企业披露的资料看，国内BMS技术路线仍以被动均衡为主，可见成本仍是当前BMS技术路线分歧的主要矛盾。
对于光伏中的单晶，受益于 “领跑者战略”引领的高效电池片需求和单晶制造成本逐渐逼近多晶，隆基股份自去年以来引领了一场“单晶取代”的风潮。对于BMS中的主动均衡技术，其是否能脱颖而出，也需要通过具体的环境来分析。
一部分网上的言论提出国外的新能源汽车BMS多使用主动均衡技术，从而进一步推出未来应该发展主动均衡技术。但事实上无论是Tesla还是日产汽车等主要的海外新能源汽车厂商均从未披露过自身BMS的均衡技术，而且根据另一部分进行过拆机的资料分析，无论是日产聆风还是Teslamodel S均使用的是被动均衡技术。因此这样一个由海外推及国内的判断是很难站住脚的。
另一方面，有一些观点认为随着“三元锂电池”取代磷酸铁锂成为不可逆的趋势，三元锂电池的一致性较磷酸铁锂更差，所以更容易产生对主动均衡技术的需求。但事实上三元材料和磷酸铁锂只是锂离子电池的正极材料，并不是影响电池一致性的最主要因素，反而是后续电池制造工艺才是影响电池一致性的关键，比如说Tesla使用的高度一致的松下18650电池使用的就是镍钴铝NCA三元电池，其一致性远超大多数磷酸铁锂电池。
因此尽管国内厂商相对不那么成熟的三元锂电池生产技术可能会在一定时间内加重锂电池的一致性问题，从而有利于主动均衡技术的发展，但长远来看，电池的一致性差异总是在下降的，并不能看到主动均衡技术取代被动均衡的必然趋势。
综上所述，在笔者看来所谓主动均衡取代被动并不是一个刚需，关键还在于具体的厂商具体的技术能不能真正满足下游电池厂商的需求，这也就是为何同样是专注主动均衡技术的BMS企业，协能科技和科列技术有着近一倍毛利率和超十倍销量差距的原因。
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原创：徐余颛，中科院凝聚态物理博士在读。
