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BMS專(zhuān)家林?。簢?guó)產(chǎn)BMS問(wèn)題、技術(shù)、國(guó)內(nèi)外BMS算法2021-06-12 08:09

大家下午好,我演講的題目是國(guó)內(nèi)外電池管理系統(tǒng)核心技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。電池管理系統(tǒng)范圍較大,所以我們拿重點(diǎn)來(lái)講,我講的和大家平時(shí)在網(wǎng)上看的有點(diǎn)不相同,網(wǎng)上經(jīng)常排名,我國(guó)BMS頭十名、頭二十名,他們是根據(jù)市場(chǎng)的客戶(hù)排名,我重要是根據(jù)技術(shù)來(lái)講差異。我大概講這樣一些,講我們自己做的BMS系統(tǒng),講國(guó)產(chǎn)的BMS問(wèn)題在哪里,講核心技術(shù),以及國(guó)內(nèi)外BMS算法的評(píng)估。

這是我曾經(jīng)做過(guò)的一些系統(tǒng),第一輛車(chē)是福特的翼虎,這是美國(guó)的第一輛混合動(dòng)力車(chē),基本上是豐田的技術(shù)。后來(lái)我去了通用,主持了雪佛蘭沃蘭達(dá)的BMS系統(tǒng)。我們把這個(gè)磷酸鐵鋰離子電池算法難關(guān)攻克了,用在了Spark上。還有就是凱迪拉克,跟沃蘭達(dá)差不多。為何讓我主持通用的BMS系統(tǒng),因?yàn)槲覀冊(cè)谒惴ㄉ嫌泻艽蟮耐黄?,?shí)現(xiàn)了對(duì)電池參數(shù)的實(shí)時(shí)在線估算,也就是說(shuō)我們能夠?qū)崟r(shí)在線估算電池的SOC、SOP和SOH。為何要執(zhí)行在線估算,執(zhí)行在線估算的好處在哪里。第一個(gè),就是能夠精確地估算出電池的動(dòng)態(tài)特性。第二個(gè),它有強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力。第三個(gè),因?yàn)槭菍?shí)時(shí)在線估算,所以它的估算精度與老化沒(méi)有關(guān)系。因?yàn)槲覀兞私怆姵乩匣螅浪憔纫话愣加袉?wèn)題,我們實(shí)時(shí)在線估算,實(shí)時(shí)估算電池的參數(shù),跟老化沒(méi)有什么關(guān)系。

這個(gè)東西關(guān)于我國(guó)的電池來(lái)說(shuō)還有另外的好處,就是極大地簡(jiǎn)化了定標(biāo)工作,因?yàn)槲覈?guó)的電池一致性略差一點(diǎn),所以你搞列表就有點(diǎn)不靠譜,參數(shù)列表都沒(méi)有什么大的意思,因?yàn)槟悴豢赡馨阉械膮?shù)都記住。我又去了美國(guó)的三大公司之一克萊斯勒,上面的兩輛PHEV不算我做的,但是我去了以后,這兩輛車(chē)出了很大的問(wèn)題,我把它的算法改了。下面這一輛是克萊斯勒的第一輛量產(chǎn)的純電動(dòng)汽車(chē),菲亞特500e。下面這是我國(guó)正在做的一輛車(chē),漢騰。

我國(guó)的BMS我們經(jīng)??吹接行┦裁词鹿剩逯摭堧妱?dòng)大巴起火,原因BMS失效。上海電動(dòng)公交自燃,通風(fēng)不夠,電池過(guò)熱。說(shuō)明什么問(wèn)題,BMS存在很大的問(wèn)題,BMS失效,相當(dāng)于一個(gè)人腦死亡,它能不出事故嗎,熱管理也是,實(shí)際上熱管理并不是很難,電池過(guò)熱,這個(gè)是不應(yīng)該發(fā)生的事情,不能沒(méi)有保護(hù)。我看到網(wǎng)上寫(xiě),有的網(wǎng)友說(shuō),一過(guò)收費(fèi)站,一加速SOC急劇下降,。有一些南方車(chē)主也發(fā)現(xiàn),SOC突然從80%跳到98%,或者100%,充電充不滿。還有行駛?cè)齻€(gè)月,EV里程從70公里一下掉到40公里,說(shuō)明什么問(wèn)題,第一個(gè),它的電池的狀態(tài)估算肯定有問(wèn)題。第二個(gè),均衡肯定出問(wèn)題了,假如電池沒(méi)有問(wèn)題,里程為何會(huì)突然下降,肯定是這一點(diǎn)出問(wèn)題了。

所以我們說(shuō)一個(gè)完整的BMS,要有精確的SOC、SOP和SOH的估算,要有有效的動(dòng)態(tài)均衡控制策略,還要有容錯(cuò)、糾錯(cuò)機(jī)制。BMS的核心技術(shù)是電池狀態(tài)的估算策略。關(guān)于估算策略,從控制的角度來(lái)說(shuō)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是高精度和糾錯(cuò)能力。這就是我總結(jié)的一些國(guó)內(nèi)外BMS算法的現(xiàn)狀,要看國(guó)外的供應(yīng)商,它的SOC的誤差一般在5%到8%左右,我們現(xiàn)在可以做到多少,關(guān)于三元鋰離子電池,可以做到小于3%,這是完全可以做到的。并且實(shí)際上當(dāng)年我們?cè)谧鑫痔m達(dá)的時(shí)候,專(zhuān)門(mén)收集了一些工況,原來(lái)使得我們的算法有可能出問(wèn)題,或者是SOC也有可能偏大,我們把工況拿來(lái)仿真,確認(rèn)我們的估算SOC確實(shí)在3%以下。

國(guó)產(chǎn)的基本上大于20%,下面我要講為何肯定大于20%。國(guó)外的算法都是希望能夠?qū)崟r(shí)估算SOC,希望能夠?qū)崟r(shí)糾錯(cuò)。但是希望是希望,有些可以做出來(lái),有些情況下做不出來(lái)。比如說(shuō)國(guó)外的許多供應(yīng)商,他們都是通過(guò)大量的工況實(shí)驗(yàn),把電池的參數(shù)列一個(gè)表,比方說(shuō)電阻電容列出來(lái),根據(jù)基爾霍夫定律算出來(lái)VOC應(yīng)該等于多少。這個(gè)算法問(wèn)題出在哪里,其實(shí)我在克萊斯勒的時(shí)候,有一個(gè)供應(yīng)商跟我們說(shuō),所有的歐洲工況標(biāo)準(zhǔn)都通過(guò)了,我說(shuō)你這個(gè)算法有問(wèn)題,問(wèn)題在哪里,當(dāng)電流一大的時(shí)候,你的算法就不工作了。我給了他一個(gè)工況,他果然發(fā)現(xiàn)不工作了。那個(gè)表關(guān)于小電流來(lái)說(shuō)工作比較好,關(guān)于大電流來(lái)說(shuō)表是有問(wèn)題的。

關(guān)于舊電池,國(guó)外供應(yīng)商怎么做,因?yàn)樽杩棺兞?,所以他們要做?shí)時(shí)在線的評(píng)估,這樣相當(dāng)于阻抗,可是總的阻抗變了,你不等于了解了是不是內(nèi)組變了,也有可能是別的變了。它有一定的糾錯(cuò)能力,可是誤差比較大,而且標(biāo)定的工作量很大,尤其我見(jiàn)過(guò)幾個(gè)供應(yīng)商的BMS,在零下20度的時(shí)候,誤差甚至達(dá)到了100%,前兩年的時(shí)候,2014年初北美天氣非常寒冷,零下20多度,我們車(chē)廠,他們把車(chē)子一啟動(dòng),車(chē)子就進(jìn)入龜速的狀態(tài),一查功率,電池是嶄新的電池,跟新電池相比小了一半,我們找供應(yīng)商,你的誤差太大了,根本不可容忍。SOH誤差也是比較大,一般在10%左右。

我們現(xiàn)在可以做到什么程度,關(guān)于不管是新電池還是舊電池,沒(méi)有表可以查,都是在線估算算出來(lái)的,第二,糾錯(cuò)能力很強(qiáng),因?yàn)槭窃诰€的,所以有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,可以直接計(jì)算出Voc來(lái),標(biāo)定也特別簡(jiǎn)單,特別適合于一致性不太好的電池??刂撇呗员仨毢芫_,這是我們做在線實(shí)時(shí)估算的優(yōu)勢(shì),我們可以把它的內(nèi)阻、雙電層電容、電荷轉(zhuǎn)移電阻、擴(kuò)散電壓、遲滯電壓等算出來(lái)。這就是我前面講的,簡(jiǎn)化了標(biāo)定工作,標(biāo)定非常少。老化以后精度不受影響。下面來(lái)證明這個(gè)事情,這是一個(gè)磷酸鐵鋰的例子。紅色是我們估算出來(lái)的SOC,綠色是算出來(lái)的SOC,藍(lán)線是真正的SOC曲線。我們有意讓真正的起點(diǎn)錯(cuò)掉,真正的90%,我們讓起點(diǎn)在70%,為何要這樣選法,因?yàn)榱姿徼F鋰這個(gè)電池在70%到95%的區(qū)間,它的電壓只變化兩到三個(gè)毫伏,可是這是我們2008年做的,那個(gè)時(shí)候的精度大概有3到4個(gè)毫伏的誤差。所以要做這個(gè)東西,實(shí)際上是比較困難的,我們檢測(cè)精度都不夠,我們故意把起點(diǎn)搞錯(cuò)掉,看能不能糾正過(guò)來(lái)。所以我們看紅線,它迅速的能夠跳到正確的位置。



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