同濟(jì)大學(xué)魏學(xué)哲：細(xì)數(shù)電動(dòng)汽車BMS的三個(gè)時(shí)代
日前，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)、電池中國(guó)網(wǎng)聯(lián)合主辦的“動(dòng)力電池：大市場(chǎng)VS‘小’問(wèn)題”主題沙龍?jiān)诰┡e行。與會(huì)嘉賓分別就動(dòng)力電池行業(yè)面臨的廣闊市場(chǎng)以及行業(yè)發(fā)展中存在的部分問(wèn)題展開了細(xì)致、全面的討論。會(huì)上，同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院副院長(zhǎng)魏學(xué)哲教授向與會(huì)嘉賓介紹了電動(dòng)汽車BMS的相關(guān)情況。
魏學(xué)哲介紹說(shuō)，應(yīng)用到汽車上的不同電池，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合、不同的溫度、不同的生命周期階段，其特性是不一樣的，而且電池個(gè)體之間也會(huì)存在一些差異，這就需要對(duì)電池進(jìn)行管理，即BMS。從狹義上來(lái)講，BMS=電路+算法+軟件。
針對(duì)鋰離子電池的應(yīng)用場(chǎng)景不同，魏學(xué)哲將BMS分為三個(gè)階段。他介紹說(shuō)，早期鋰離子電池主要應(yīng)用于3C產(chǎn)品和電動(dòng)自行車，應(yīng)用特點(diǎn)是規(guī)模小，功率、能量級(jí)別和成本都較低，對(duì)應(yīng)用的容忍度較好。因此這個(gè)階段被魏學(xué)哲稱為 “1.0時(shí)代”，BMS的關(guān)鍵詞是“保護(hù)”。這其中涉及到欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫等多個(gè)方面的保護(hù)，因此這一階段的BMS邏輯比較簡(jiǎn)單，僅通過(guò)硬件方面進(jìn)行解決。用魏學(xué)哲自己的話說(shuō)，“用低成本、簡(jiǎn)單粗暴的辦法解決應(yīng)用問(wèn)題，實(shí)際上是把應(yīng)用掩蓋起來(lái)了”。
進(jìn)入2.0時(shí)代，鋰離子電池的應(yīng)用發(fā)展成為成百上千塊電池一同使用，典型的場(chǎng)景就是純電動(dòng)汽車。這時(shí)電池的特點(diǎn)是規(guī)模更大、更注重性能、壽命和安全性，單純的硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿足應(yīng)用需求。因此，這一階段的關(guān)鍵詞是“估計(jì)”，包括對(duì)SOC、SOH、SOP等電池不同狀態(tài)的估計(jì)。這一階段的BMS已經(jīng)有了算法和軟件，通過(guò)測(cè)量電池的各種性能參數(shù)，估算狀態(tài)和參數(shù)，提高電池性能和安全性，延長(zhǎng)使用壽命。“在這代電池管理系統(tǒng)里，實(shí)際上是對(duì)基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)的和諧，再好的性能也受制于計(jì)算能力。”正因如此，魏學(xué)哲認(rèn)為這一階段的BMS仍然沒(méi)有發(fā)揮最佳的管理能力。
而魏學(xué)哲口中的“3.0時(shí)代”，則是對(duì)未來(lái)的期望，當(dāng)未來(lái)應(yīng)用的電池變成成千上萬(wàn)塊的時(shí)候，BMS既要了解電池單體的性能，也要為電池的全生命周期服務(wù)，因此，他認(rèn)為這一階段的關(guān)鍵詞應(yīng)該是“數(shù)據(jù)”。未來(lái)的BMS，將會(huì)涉及到大量而細(xì)致的在線測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)還會(huì)涉及更高的計(jì)算能力、更精確的算法模型、更多的維度管理和更長(zhǎng)的生命后期。魏學(xué)哲認(rèn)為，3.0時(shí)代將著重于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法，這個(gè)時(shí)代也被稱之為技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)的適應(yīng)，能夠真正反映電池本身的能力和整個(gè)應(yīng)用的需求。在3.0時(shí)代，電池相關(guān)數(shù)據(jù)將涉及從開發(fā)、制造到梯次利用、回收等各個(gè)環(huán)節(jié)，因此魏學(xué)哲建議電池企業(yè)應(yīng)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，這將對(duì)電池的設(shè)計(jì)、故障檢測(cè)、性能提升起到很大的幫助。
魏學(xué)哲也提到，在目前所處的BMS 2.0時(shí)代，一些電池企業(yè)進(jìn)行BMS設(shè)計(jì)還存在一些問(wèn)題。對(duì)于汽車行業(yè)而言，長(zhǎng)期的發(fā)展讓企業(yè)形成自成體系的工作方法，具有高度的工程化和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒蹋姵匦袠I(yè)由于發(fā)展時(shí)間較短，對(duì)這種流程體系認(rèn)識(shí)不深。BMS與汽車密切相關(guān)，如果不按汽車行業(yè)這種固有的“方法論”開發(fā)BMS，當(dāng)汽車企業(yè)大規(guī)模進(jìn)入BMS領(lǐng)域時(shí)，電池企業(yè)很有可能被淘汰。
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