寧德時(shí)代BMS部長(zhǎng)張偉：動(dòng)力電池大腦如何助力全面電動(dòng)化？
時(shí)間:2019-09-12 23:05來(lái)源:寧德時(shí)代 作者:綜合報(bào)道
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當(dāng)?shù)貢r(shí)間下午三點(diǎn)，寧德時(shí)代BMS部長(zhǎng)張偉先生為現(xiàn)場(chǎng)觀眾奉獻(xiàn)了一場(chǎng)精彩的BMS技術(shù)優(yōu)勢(shì)講解。
請(qǐng)搬好小板凳，且看動(dòng)力電池大腦如何助力汽車和能源變革。
什么是BMS？
眾所周知，純電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出依靠電池，而電池管理系統(tǒng)BMS（Battery Management System）則是其中的核心，負(fù)責(zé)控制電池的充電和放電以及實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)估算等功能。
電芯自加熱技術(shù)
在寒冷的冬天，如何降低里程衰減，是大多數(shù)車主在購(gòu)買新能源電動(dòng)車時(shí)的一大顧慮。
為此，寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)出了電芯自加熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“加熱一刻鐘，暢行雪地中”。
使用BMS控制算法和整車動(dòng)力總成架構(gòu)，可以控制電芯在短時(shí)間內(nèi)快速充放電，使得電芯從內(nèi)部發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)電芯自加熱效果。
目前實(shí)驗(yàn)測(cè)試效果可達(dá)2℃/min的加熱速率，并且整個(gè)加熱過(guò)程中電芯溫差不超過(guò)4℃，最重要的是，整個(gè)加熱方案，不增加任何系統(tǒng)成本。
快充技術(shù)
傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）基于線下標(biāo)定的充電曲線與當(dāng)前的充電電壓來(lái)控制充電電流。這種方法未考慮電芯內(nèi)部實(shí)際的電化學(xué)狀態(tài)，也不能保證電池的耐久與安全性。
寧德時(shí)代研發(fā)的快速充電算法——恒電勢(shì)閉環(huán)控制算法，其核心是通過(guò)計(jì)算電池內(nèi)部電勢(shì)鋰離子濃度分布，提升電芯充電的速度與安全性。
原理是基于電化學(xué)模型，通過(guò)控制陽(yáng)極電勢(shì)高于析鋰電位閾值，最大化輸入充電電流，而電流的輸入會(huì)繼續(xù)影響電池內(nèi)電勢(shì)分布，從而形成一個(gè)閉環(huán)控制，使得電池在不發(fā)生析鋰的前提下充電時(shí)間最短。
我們的電化學(xué)模型會(huì)耦合熱、力等物理場(chǎng)溫度預(yù)估模型，從機(jī)理角度加入老化對(duì)模型的影響，實(shí)現(xiàn)全生命周期的在線控制。
相比于傳統(tǒng)的充電技術(shù)，寧德時(shí)代快速充電算法能充分發(fā)揮自主研發(fā)的快充型電芯的快充性能，電芯充電速度提升一倍，實(shí)現(xiàn)15min電芯電量從0%增加至80%。
無(wú)線BMS
長(zhǎng)時(shí)間使用之后，電池系統(tǒng)的線束接插件可能會(huì)老化失效。針對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，寧德時(shí)代設(shè)計(jì)了無(wú)線BMS，通過(guò)無(wú)線BMS技術(shù)，省去了線束以及接插件，簡(jiǎn)化了安裝工藝。
即使出現(xiàn)由于交通事故造成的BMS主控板損壞等問(wèn)題，也可以通過(guò)車外的無(wú)線BMS工具實(shí)現(xiàn)對(duì)電芯的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而杜絕二次事故的發(fā)生。
此外，寧德時(shí)代的無(wú)線BMS方案在倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸以及下線成組方面也有很大的優(yōu)勢(shì)。
如果無(wú)線BMS結(jié)合鍵合工藝做成標(biāo)準(zhǔn)模組，便可以實(shí)現(xiàn)智能電芯的效果，隨時(shí)可以檢測(cè)任意一個(gè)電芯的狀態(tài)。
診斷功能的充電站
電芯的殘值評(píng)估對(duì)于新能源電動(dòng)車主來(lái)說(shuō)，也是非常想了解的一個(gè)信息。對(duì)此，寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)了電芯診斷算法，車主只需將自己的愛(ài)車插到帶有寧德時(shí)代電芯診斷功能的充電站上，BMS便會(huì)通過(guò)該充電站完成電芯的檢測(cè)，向用戶呈現(xiàn)一個(gè)完整詳細(xì)的電芯檢測(cè)報(bào)告。
該技術(shù)在汽車保險(xiǎn)、二手車市場(chǎng)、汽車年檢等方面會(huì)有極大應(yīng)用空間。
V2G
新能源汽車大規(guī)模推廣后，無(wú)序充電將會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成巨大沖擊。寧德時(shí)代通過(guò)V2G技術(shù)可實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動(dòng)，電動(dòng)汽車成為分布式移動(dòng)式儲(chǔ)能，不但可以避免沖擊，還可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的削峰填谷。
同時(shí)，我們還考慮到了另外一個(gè)方面，即如何讓電動(dòng)車用戶利用自己的車盈利，這是很有趣的一個(gè)話題。假設(shè)你有一輛續(xù)航里程500公里的車，如果每天只跑50公里，那剩下的電不就浪費(fèi)了？但是，如果你在晚上電價(jià)低的時(shí)候充滿電，在用電高峰時(shí)把這個(gè)電送到電網(wǎng)上，賣出去，你就能掙錢了。
而V2G技術(shù)剛好可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，V2G即Vehicle to Grid，中有一個(gè)典型的盈利模式是峰谷套利，即谷價(jià)時(shí)充電，峰價(jià)時(shí)向電網(wǎng)“賣電”，從而實(shí)現(xiàn)峰谷套利。此外，通過(guò)連接V2G裝置，用戶可以響應(yīng)電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用、調(diào)頻等需求，在完成這些V2G響應(yīng)任務(wù)后，由電網(wǎng)支付差價(jià)給電動(dòng)車車主。
V2G技術(shù)中長(zhǎng)壽命電芯以及V2G裝置是比較核心的兩個(gè)技術(shù)點(diǎn)，對(duì)此，寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)壽命電芯，完全可以滿足V2G工況的使用需求。同時(shí)我們也開(kāi)發(fā)了V2G裝置，在不改電動(dòng)車硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為電動(dòng)車賦予了V2G功能。
這是電動(dòng)汽車與能源互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展后令人向往的美好愿景。
未來(lái)的電動(dòng)汽車是智能交通、智慧城市的基本單元，從而推動(dòng)能源革命、信息革命、交通革命，較大程度上破解長(zhǎng)期困擾我們的能源、環(huán)境等痛點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，重塑未來(lái)的出行體驗(yàn)。
安全核心算法
基于對(duì)電化學(xué)機(jī)理的深度了解，寧德時(shí)代研發(fā)出不同的電池模型：老化模型/OCV模型/內(nèi)阻模型/Crack模型/滯后模型等，去計(jì)算SOC/SOH/SOP/SOE/Balance，我們的模型滿足對(duì)電芯/模組/pack/整車不同層級(jí)的驗(yàn)證。
數(shù)以萬(wàn)計(jì)的工況測(cè)試驗(yàn)證：四季測(cè)試/標(biāo)準(zhǔn)工況測(cè)試/客戶工況測(cè)試/寧德時(shí)代基于工況數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部研發(fā)工況測(cè)試；在多種SOC范圍內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證；不同車型上驗(yàn)證（BEV/PHEV/HEV）
原理：通過(guò)電池模型進(jìn)行在線的實(shí)時(shí)預(yù)估，通過(guò)預(yù)估與實(shí)測(cè)的差值反修正參數(shù)，再結(jié)合多種修正算法進(jìn)行參數(shù)在線更新，形成自修正閉環(huán)控制算法，可以將誤差降低至極小的可接受范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)安全核心算法。
平臺(tái)化
以上的解決方案，寧德時(shí)代均已進(jìn)行平臺(tái)化開(kāi)發(fā)，主要平臺(tái)分為Car平臺(tái)和Bus平臺(tái)。通過(guò)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)，對(duì)所有的內(nèi)外部需求進(jìn)行了有效的管理和跟蹤，大幅提高了軟硬件開(kāi)發(fā)質(zhì)量，同時(shí)可以大大的縮短開(kāi)發(fā)周期。可以做到了“One Software Platform, Different System Derivates”。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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