鉅大LARGE | 點擊量：1227次 | 2022年01月19日
CATLBMS部長張偉：動力鋰電池大腦如何助力全面電動化？
當?shù)貢r間下午三點，CATLBMS部長張偉先生為現(xiàn)場觀眾奉獻了一場精彩的BMS技術(shù)優(yōu)勢講解。
請搬好小板凳，且看動力鋰電池大腦如何助力汽車和能源變革。
什么是BMS？
眾所周知，純電動汽車的動力輸出依靠電池，而電池管理系統(tǒng)BMS（BatteryManagementSystem）則是其中的核心，負責控制電池的充電和放電以及實現(xiàn)電池狀態(tài)估算等功能。
電芯自加熱技術(shù)
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在寒冷的冬天，如何降低里程衰減，是大多數(shù)車主在購買新能源電動汽車時的一大顧慮。
為此，CATL開發(fā)出了電芯自加熱技術(shù)，實現(xiàn)了"加熱一刻鐘，暢行雪地中"。
使用BMS控制算法和整車動力總成架構(gòu)，可以控制電芯在短時間內(nèi)快速充放電，使得電芯從內(nèi)部發(fā)熱，實現(xiàn)電芯自加熱效果。
目前實驗測試效果可達2℃/min的加熱速率，并且整個加熱過程中電芯溫差不超過4℃，最重要的是，整個加熱方法，不新增任何系統(tǒng)成本。
快充技術(shù)
傳統(tǒng)的電動汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）基于線下標定的充電曲線和當前的充電電壓來控制充電電流。這種方法未考慮電芯內(nèi)部實際的電化學狀態(tài)，也不能保證電池的耐久和安全性。
CATL研發(fā)的快速充電算法——恒電勢閉環(huán)控制算法，其核心是通過計算電池內(nèi)部電勢鋰離子濃度分布，提升電芯充電的速度和安全性。
原理是基于電化學模型，通過控制陽極電勢高于析鋰電位閾值，最大化輸入充電電流，而電流的輸入會繼續(xù)影響電池內(nèi)電勢分布，從而形成一個閉環(huán)控制，使得電池在不發(fā)生析鋰的前提下充電時間最短。
我們的電化學模型會耦合熱、力等物理場溫度預估模型，從機理角度加入老化對模型的影響，實現(xiàn)全生命周期的在線控制。
相比于傳統(tǒng)的充電技術(shù)，CATL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，實現(xiàn)15min電芯電量從0%新增至80%。
無線BMS
長時間使用之后，電池系統(tǒng)的線束接插件可能會老化失效。針對這個挑戰(zhàn)，CATL設(shè)計了無線BMS，通過無線BMS技術(shù)，省去了線束以及接插件，簡化了安裝工藝。
即使出現(xiàn)由于交通事故造成的BMS主控板損壞等問題，也可以通過車外的無線BMS工具實現(xiàn)對電芯的實時監(jiān)控，從而杜絕二次事故的發(fā)生。
此外，CATL的無線BMS方法在倉儲運輸以及下線成組方面也有很大的優(yōu)勢。
假如無線BMS結(jié)合鍵合工藝做成標準模組，便可以實現(xiàn)智能電芯的效果，隨時可以檢測任意一個電芯的狀態(tài)。
診斷功能的充電站
電芯的殘值評估關(guān)于新能源電動汽車主來說，也是非常想了解的一個信息。對此，CATL開發(fā)了電芯診斷算法，車主只需將自己的愛車插到帶有CATL電芯診斷功能的充電站上，BMS便會通過該充電站完成電芯的檢測，向用戶呈現(xiàn)一個完整詳細的電芯檢測報告。
該技術(shù)在汽車保險、二手車市場、汽車年檢等方面會有極大應(yīng)用空間。
V2G
新能源汽車大規(guī)模推廣后，無序充電將會對電網(wǎng)造成巨大沖擊。CATL通過V2G技術(shù)可實現(xiàn)車網(wǎng)互動，電動汽車成為分布式移動式儲能，不但可以防止沖擊，還可以實現(xiàn)電網(wǎng)的削峰填谷。
同時，我們還考慮到了另外一個方面，即如何讓電動汽車用戶利用自己的車盈利，這是很有趣的一個話題。假設(shè)你有一輛續(xù)航里程500公里的車，假如每天只跑50公里，那剩下的電不就浪費了？但是，假如你在晚上電價低的時候充滿電，在用電高峰時把這個電送到電網(wǎng)上，賣出去，你就能掙錢了。
而V2G技術(shù)剛好可以實現(xiàn)這個目的，V2G即VehicletoGrid，中有一個典型的盈利模式是峰谷套利，即谷價時充電，峰價時向電網(wǎng)"賣電"，從而實現(xiàn)峰谷套利。此外，通過連接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)支付差價給電動汽車車主。
V2G技術(shù)中長壽命電芯以及V2G裝置是比較核心的兩個技術(shù)點，對此，CATL開發(fā)了長壽命電芯，完全可以滿足V2G工況的使用需求。同時我們也開發(fā)了V2G裝置，在不改電動汽車硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為電動汽車賦予了V2G功能。
這是電動汽車和能源互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展后令人向往的美好愿景。
未來的電動汽車是智能交通、智慧城市的基本單元，從而推動能源革命、信息革命、交通革命，較大程度上破解長期困擾我們的能源、環(huán)境等痛點和難點問題，重塑未來的出行體驗。
安全核心算法
基于對電化學機理的深度了解，CATL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，去計算SOC/SOH/SOp/SOE/Balance，我們的模型滿足對電芯/模組/pack/整車不同層級的驗證。
數(shù)以萬計的工況測試驗證：四季測試/標準工況測試/客戶工況測試/CATL基于工況數(shù)據(jù)進行內(nèi)部研發(fā)工況測試；在多種SOC范圍內(nèi)進行驗證；不同車型上驗證（BEV/pHEV/HEV）
原理：通過電池模型進行在線的實時預估，通過預估和實測的差值反修正參數(shù)，再結(jié)合多種修正算法進行參數(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)，從而實現(xiàn)安全核心算法。
平臺化
以上的解決方法，CATL均已進行平臺化開發(fā)，重要平臺分為Car平臺和Bus平臺。通過平臺化開發(fā)，對所有的內(nèi)外部需求進行了有效的管理和跟蹤，大幅提高了軟硬件開發(fā)質(zhì)量，同時可以大大的縮短開發(fā)周期?？梢宰龅搅?quot;OneSoftwareplatform,DifferentSystemDerivates"。
