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町牧郎
5 years ago
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1 BMS 市場分析與趨勢創揚科技股份有限公司李泰安 Angus Lee

2 全球產業趨勢 2 綠色生活 ( 系統經驗 ) 全球趨勢節能效率 ( 電力電子 ) 再生能源 ( 儲能專業 )

3 公司介紹 3 公司名稱 : 創揚科技股份有限公司 Digi-Triumph Technology Inc. 核心技術與業務主軸 : 創揚科技專精於以化學能作為電力儲能之媒介之研發, 此外於直交流電轉換之能量儲存轉化高效率應用之解決方案與電源管理系統等相關技術亦有技術優勢因此, 創揚科技目前的業務主軸分為四大類 : (1) 客製化電池模組方案 ODM/OEM 業務 (2) 新能源之儲能管理控制系統 (3) 移動式電源方案 (4) 以自有品牌 Just POWER 進行電池應用相關產品銷售產品涵蓋 : A> 客製化移動儲能方案 -- 手機 /GPS/NB/Smartphone/Netbook/IPC/ 軍工規應用之鋰離子電池組 / 充電器生產製造及 ODM/OEM 業務 B> 新興能源之儲能管理系統 --- 太陽能 / 風力發電儲能系統生產製造 C> 移動式儲能與行動電源產品與方案 D>UPS 不斷電電源供應系統 / E-Bike/ 電動摩托車電池模組生產製造及銷售 E> 自有品牌 Just POWER 電子式保暖器 / 電子發熱控制元件 / 消費性產品鎳氫電池 / 電池組 / 充電器消費性產品生產製造

4 市場機會電動應用的模組化 / 百家爭鳴百花齊放 1. 全球電動載具的快速成長 2. 鋰電池替代鉛酸電池的趨勢 9. 大陸十二五計畫中重點發展項目 3. 地震核災後對於儲能系統的需求 8. 全球尚未有具規模的 BMS tier 1 廠家與主導技術 4. 雲端機房對於高穩定性 / 環保 / 節能不斷電系統的需求 7.IC 廠 &CELL 廠 /PACK 廠 & 系統廠間的技術與溝通落差 6. 鋰電池的安全性與多串並聯使用下的一致性問題 5. 太陽能 / 風能 / 燃料電池應用所需的儲能與監控裝置

5 市場機會 :1. 電動載具快速成長 (HEV) 全球 HEV/PHEV 區域市場規模預測 400 全球 EV 區域市場規模預測單位千台 F2011F2012F2013F2014F2015F2016F F 2011F 2012F 2013F 2014F 2015F 2016F 北美日本中國歐洲其他北美日本中國歐洲其他

6 6 左列 IIT 數據不含中國大陸市場中國大陸 2020 年市場量, 依其政策目標概估 BEV 與 PHEV 約 150 萬輛 HEV 為 750 萬輛單位 : 千輛 NiMH HEV 722 1,026 1,376 1, LIB HEV ,346 1,776 2,279 2,744 3,139 3,584 3,919 4,319 LIB PHEV ,136 LIB BEV ,147 1,402 1,587 1,802 2,012 2,252 Total EV 733 1,089 1,644 2,408 3,023 3,509 4,342 5,266 6,057 6,947 7,712 8,572

7 切入市場機會 :1. 電動載具快速成長 (E-Bike & others) 7 1. 自行車在 2009 年的國際金融風暴中還能逆勢成長, 歐洲更在短短一年間便有 150% 的成長 2. 歐美日本等先進國家或是金磚四國新興地區政府也大力支持電動自行車相關產業 3. 環保意識高漲健康概念政府政策鼓勵以及高油價的多重影響, 所有產業中唯獨電動, 紛紛以補貼減稅等方式鼓勵民眾消費電動自行車以 2011 年而言, 全世界約產出 2000 萬台電動自行車, 目前以鋰電池驅動的約占 10%, 使用鋰電池驅動是未來主流 4. 二戰後嬰兒潮所造就的已開發國家人口老化趨勢, 未來需要更省力並維持身體健康環境友善的通勤工具, 因此老人代步車 / 電動輪椅產業蓬勃發展 5. 中國大陸禁摩令與各國對於機車排氣要求的越趨嚴厲, 加上國際對於電動機車的安全法規陸續公布, 使機車電動化加速進行, 從 2010 年起預估電動機車年成長率達 250%

8 市場機會 :2. 鋰電池替代鉛酸電池的趨勢 8 Items LiFePO4 Battery Lead-Acid Battery Effective Capacity (%) 95% 60% Life 100% DOD 1000~ ~300 Life 50% DOD ~2600 (7.1 years) ~500 (1.7 years) 50% Self-Discharge(During storage) 30~36 months 5~6 months Price level 3~4 1.0 Install direction (refer to next page) Any direction Only Terminal upside Safety No acid leak Acid leak risk Environment pollution No pollution Very serious Memory effect No memory Yes Operating temperature ( C) -20~70-25~55 Weight 1 Triple Integrated management system Can add on Can not 由於鉛酸電池製造過程與使用的電解液具有高汙染性, 從 2011 年起中國這個最大的鉛酸電池製造與消費國大力取締鉛酸電池廠並輔導轉型生產鋰電池從 2010/Q2 開始鉛酸電池價格不斷攀升, 相對地鋰電池每安時每年降幅約 20%

9 (LiFePO4 Battery vs. Lead-Acid Battery) 特性比較 -- 以太陽能系統為例 9 I. Current Solution (use lead-acid battery) Bulky and heavy - can only be placed near ground Tremendous energy loss - long traveling route from solar panel to device Maintenance & vandalism concern II. INNOVATED Solution (use LiFePO4 cell) Compact & lightweight installed near device end Much less energy transferring loss very short traveling route from solar to device Maintenance-free & safe from theft and vandals Wireless Network Device Wireless Network Device Solar Panel Power traveling route >20m Power traveling route < 3m Solar Panel Pole Lead-Acid Battery power Management System LiFePO4 cell Power Management System Pole

10 市場機會 :3. 地震核災後對於儲能需求的增加 10 Power shortage! - Power saving is first priority LED sales good Electric fan/radio/d-size dry cell - New energy Introduction PV/Wind worked in affected area - Any kind of power supply got attention Electric generator UPS (Data center) Cellular base station Home use ESS Fuel cell PV - Electricity prices increase? - All electric products need battery? Fukushima Nuclear Plant Earthquake center Radioactivity - Deceasing traveller and foreigner workers - Some factory is moving to west side - North side golf course is empty,,, Hideo s house Hiroshi s golf course Hiroshi s house

11 11 Actually, Kanto area need more power! - July to August timeframe % shortage - Government target: Save 15% (Exception : Hospital and Train )

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13 13 Elliy Power Production 2.5k, Shipment <1.0K, Cell failure Cell improvement and brand new ESS planning SANYO DCB-101 improvement and target is small shop 3.2kWh ESS, AC input/output for home use Toshiba TV back up battery for blackout case (3hours) Panasonic is following SCiB ESS Development NEC ESS development in company use

14 Just Power solution Solar & AC hybrid 2. Remote control & web base monitor 3. Support all kinds battery material 4. High charge current 5. 5 models

15 市場機會 :4. 雲端機房與基地台對於高穩定環保節能不斷電系統需求 15 Energy shortage damaged Japan cellular base station & telecom company. Movement Low power supply PV Installation Long time back up Large capacity ESS (>3 hours LIB or Fuel cell)

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17 市場機會 :5. 太陽能 / 風能 / 燃料電池所需的儲能與監控系統 17 集能儲能耗能 Solar Panel 風力發電機地熱 / 潮汐燃料電池 Battery Pack 1.Cells (LiCoO3, LiFeO4.) 2.BMS 3.DC-DC/AC- DC/DC-AC Transformer 4.Surge & Protection 5.IP waterproof 6.IK anti-shock 市電並聯 AC in/out 無線通訊基地台 T-BAR 路燈家用電器

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裝備 150KWh 以上電池等同 18650 x 18750 10000USD/10% 電動巴士 E-bus 純電動車油電混合動力車重型機車 /

等同 18650 x 3125 5000USD/15% 裝備 1KWh 以上電池等同 18650 x 125 300USD/2% 裝備 5KWh 以上電池

19 市場機會 :6. 鋰電池的安全性與多串並使用下的一致性問題 19 應用儲存電池能量大小與 NB 用電池相比 BMS 價格 / 佔 BOM 比電動船 E-Boat 裝備 150KWh 以上電池等同 x USD/10% 電動巴士 E-bus 純電動車油電混合動力車重型機車 / 高球車輕型電動機車電動自行車筆記型電腦智慧型手機裝備 66KWh 以上電池等同 x USD/10% 裝備 25KWh 以上電池等同 x USD/15% 裝備 1KWh 以上電池等同 x USD/2% 裝備 5KWh 以上電池等同 x USD/10% 裝備 1KWh 以上電池等同 x125 80USD/10% 裝備 240Wh 以上電池等同 x 35 15USD/5% 裝備 66Wh 電池等同 x 6 6USD/2% 裝備 6Wh 電池等同 x 0.8 3USD/2%

20 Overcharge Li-ion Battery Capacity Distribution Function Source: 0.8 0.6 0.4 0.2 Cells on Float for 2 years Cells on Float for 5 years Fresh Cells 0 500 1000 1500 ESTCO Battery Management Inc.

20 20 Overcharge Li-ion Battery Capacity Distribution Function Source: Cells on Float for 2 years Cells on Float for 5 years Fresh Cells ESTCO Battery Management Inc. Undercharge Capacity (A h) Characteristics One Li-ion battery cell has nom. Voltage between 3.2V and 3.8V Each cell voltage depends on the state of charge. Overcharge, Undercharge, Over T and Under T will damage the cell 10 to 12 cells in serial are assembled to build a battery pack For example 10 packs are in serial to build a 400V battery Objectives Safety and extension of battery life time Balancing of cell charge and discharge Extension of driving range Compensation of manufacturing difference Compensation of aging difference Performance of active cooling (air or liquid)

21 Nominal capacity Usable capacity 21 Li-ion Battery cell Balancing Charge when first Cell is full Solutions Passive balancing with resistance waste of energy limited balancing current Active balancing with capacitance allows top and bottom balancing medium current up to 1,5A Active balancing with transformer allows top, bottom, pack balancing high current up to 10A Discharge when first Cell is empty Page 21

22 Just Power Active balancing BMS increase more capacity on aged A123 battery pack Upper: 46min / Lower: 54 min Benefit: 17.3% 22

Benign failure Region II: normal operation

thermal runaway Complete delithiation of

23 Cell Voltage 市場機會 :6. 鋰電池的安全性與多串並使用下的一致性問題 23 Region I: overdischarge Benign failure Region II: normal operation Region III: cell degradation Li plating begins Electrolyte decomposition Excessive de-lithiation of cathode Region IV: risk of thermal runaway Complete delithiation of cathode Impedance/voltage/heating increases I II III IV % Nominal Charge

24 市場機會 :7. IC & cell/ cell & system 廠存在溝通與技術上的差異 24 上游廠家以材料為主與中機游構組設裝計廠為以強組項裝製程

25 AC/DC Power Engine ECU Driver Work Flow of pan-ev System Communications Battery Pack CAN Bus 25 Energy Demand Motor In/Ou t Power Train DC Controller DC/DC Converter HV Battery Power Power out Battery Get You Home Temperatures Voltages & Currents Sensor Bypass Battery Monitori CAN Battery ng Demand/ Vehicle Bus SOC Unit Personality Safety Managemen Model Module Devices & Displays Status Test/Program Access Ref Comparator/ Decision Logic Switching Signals Log Book Chip CAN Bus Thermal Radio Management Comms Pump/Fans Control Signals 12 Volt Power Rail Powe Charging and r Equalization Regenerative Braking Battery Control Unit Power In Battery Management System 25 (BMS) External Charger or Alternator Charger

26 從電池材料到整個系統 26 材料與化學體系均一性高品質材料適合的電池體系配方穩定可靠的隔膜與添加劑安全性高的電解液電池芯罐體與機構設計需要氣體壓力反應時間物理性限流與保險線機制高強度且具散熱性罐體防爆線鐳射密封 System Battery Management System (BMS) Module & Assembly Can and mechanical design Materials and chemistry 子模組與組裝需考慮電芯特性溫度與機構強度與耐溫耐震性等機械性表現電池管理系統 BMS 控制保護管理紀錄計算平衡與調教所有電池芯溫度控制可靠度與耐用性與安全性管理整體應用系統

27 市場機會 :8. 全球尚未有具主導性 BMS 廠 27

28 市場機會 :9. 大陸十二五計畫中四大項目中均需要 BMS 28 七大戰略性新興產業範疇新能源新材料新一代信息技術生物高端裝備製造新能源汽車節能環保包含水電核電風力發電太陽能發電沼氣發電, 以及地熱利用煤的潔淨利用等微電子和光電子材料和器件新型功能材料高性能結構材料納米技術和材料等領域的科技攻關重點突破下一代網路與通訊物聯網雲計算等關鍵技術多發性疾病和新發傳染病防治要求的創新藥物, 醫療器械關鍵核心技先進醫療設備製造加強幹細胞研究等航空航太海洋工程裝備和高端智慧裝備整車及動力蓄電池驅動電機等關鍵零組件技術減碳無碳去碳三個層級核心技術研發和市場推廣應用 IGCC( 整體煤氣化聯合循環發電 ) 循環流化床智能電網政府積極投入衍生龐大商機 2009 年中國財政部國家發改委和 7 個省市共同創立了 20 支創投基金, 多用於戰略性新興產業發展 2010 年中國宣布將在十年內投入五兆人民幣促進戰略性新興產業發展初期目標力爭 2015 年全國戰略性新興產業產值達 1 兆人民幣政府採購制度改革培養早期市場 2007~2008 年頒佈自主創新產品採購相關細則, 明示政府採購應優先購買自主創新產品自主創新產品必須擁有自主智財權與自主品牌, 以政府自主創新採購目錄內容為限

29 市場機會 :10. 標準模組下的百家爭鳴百花齊放態勢 29 美國 Trexa 公司剛剛在 2011 年 4 月宣佈一個獨特的 EV 共用平臺供 DIY 市場使用共用 EV 底盤可以有幾個好處的客戶和製造商客戶有更多的選擇自己想要的風格, 而製造商將需要產生一個標準的平臺這將大大降低開發成本, 並有助於快速優化 EV 平臺

鋰電池應用產業鏈與 BMS 廠扮演的角色 30 Active materials

engineering to application Battery design BMS

30 鋰電池應用產業鏈與 BMS 廠扮演的角色 30 Active materials Separator Electrolyte Can Lid and safety components Specification of materials Formulation and design of cell components Cell engineering to application Battery design BMS Engineer to application 電池組系統設計建議 BMS 模組提供 System specification System integration Warranty, Service Requirements Volume Product success 電池配方與特性的了解與熟稔創揚科技存在的價值

31 BMS 的應用層面 31 電動自行車 / 電動助行車風電儲能系統電動輪椅電動工具

32 BMS 的應用層面 32 汽車啟動電池電動摩托車光伏路燈不斷電備援系統 (UPS)/ESS 系統

33 BMS 的應用層面 33 電動巴士電動船電動汽車 EV/HEV/PH EV/EVRe 無人搬運車

34 BMS 產品所需規格支持 4 串到最多 192 串鋰離子電池模組系統 2. 可應用於多種配方電池組 ( 鉛酸鎳鎘鎳氫鋰鈷鋰錳鋰鐵與三元或複合性材料離子電池 ) 3. 電池保護功能 ( 過充電過放電過溫度過電流短路 ) 4. 即時電池狀態顯示與回報 (SOC SOH SOE) 並支持多種通訊協定 (RS232 RS485 I2C SMbus Canbus UART 與 RF 無線傳輸 ) 5. 提供高精准度剩餘電量計算 (gas guage) 並支持 LED/LCD 顯示 6. 溫度控制與友善的人機介面

35 BMS 產品特點主被動式電池平衡技術與模組平衡技術 8. 支援系統開機與充電器狀態判斷加解密與溝通功能, 可提供電池交換站使用 9. 自檢功能與錯誤警報功能, 提供使用狀態記錄功能, 可做為發生事故後之黑盒子 10. 高抗干擾 EMI/EMC 設計, 並可提供高電壓 / 電流與防水之特殊客制化產品設計 11. 高精度前端 AFE 電壓電流偵測與低功耗元件設計 12. 可程式化參數設定架構與後端 DSP 等級高速處理效能 13. 模組間可堆疊成高電壓系統 14. 遠端監事與遙控功能

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03_NCT_XC90_T8_Twin_Engine.pdf

03_NCT_XC90_T8_Twin_Engine.pdf 㧊 XC90 T8 Twin engine 0... 13... 13... 13... 14... 15... 15 Performance... 15 **... 16... 17... 18... 19... 20 XC90 T8... 20 XC90 T8... 22 NICA (Nominated person In Control of work Activity)... 24...