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同济大学魏学哲:细数电动汽车BMS的三个时代

导读: 应用到汽车上的不同电池,在不同的应用场合、不同的温度、不同的生命周期阶段,其特性是不一样的,而且电池个体之间也会存在一些差异,这就需要对电池进行管理,即BMS。从狭义上来讲,BMS=电路+算法+软件。针对锂离子电池的应用场景不同,魏学哲将BMS分为三个阶段。

  日前,在“动力电池:大市场VS‘小’问题”主题沙龙上,同济大学汽车学院副院长魏学哲教授向与会嘉宾介绍了电动汽车BMS的相关情况。

  魏学哲介绍说,应用到汽车上的不同电池,在不同的应用场合、不同的温度、不同的生命周期阶段,其特性是不一样的,而且电池个体之间也会存在一些差异,这就需要对电池进行管理,即BMS。从狭义上来讲,BMS=电路+算法+软件。

  针对锂离子电池的应用场景不同,魏学哲将BMS分为三个阶段。他介绍说,早期锂离子电池主要应用于3C产品和电动自行车,应用特点是规模小,功率、能量级别和成本都较低,对应用的容忍度较好。因此这个阶段被魏学哲称为 “1.0时代”,BMS的关键词是“保护”。这其中涉及到欠压、过压、过流、过温等多个方面的保护,因此这一阶段的BMS逻辑比较简单,仅通过硬件方面进行解决。用魏学哲自己的话说,“用低成本、简单粗暴的办法解决应用问题,实际上是把应用掩盖起来了”。

  进入2.0时代,锂离子电池的应用发展成为成百上千块电池一同使用,典型的场景就是纯电动汽车。这时电池的特点是规模更大、更注重性能、寿命和安全性,单纯的硬件设计已经无法满足应用需求。因此,这一阶段的关键词是“估计”,包括对SOC、SOH、SOP等电池不同状态的估计。这一阶段的BMS已经有了算法和软件,通过测量电池的各种性能参数,估算状态和参数,提高电池性能和安全性,延长使用寿命。“在这代电池管理系统里,实际上是对基础和现实的和谐,再好的性能也受制于计算能力。”正因如此,魏学哲认为这一阶段的BMS仍然没有发挥最佳的管理能力。

  而魏学哲口中的“3.0时代”,则是对未来的期望,当未来应用的电池变成成千上万块的时候,BMS既要了解电池单体的性能,也要为电池的全生命周期服务,因此,他认为这一阶段的关键词应该是“数据”。未来的BMS,将会涉及到大量而细致的在线测量数据,同时还会涉及更高的计算能力、更精确的算法模型、更多的维度管理和更长的生命后期。魏学哲认为,3.0时代将着重于数据驱动的算法,这个时代也被称之为技术对现实的适应,能够真正反映电池本身的能力和整个应用的需求。在3.0时代,电池相关数据将涉及从开发、制造到梯次利用、回收等各个环节,因此魏学哲建议电池企业应将这些数据进行保存,这将对电池的设计、故障检测、性能提升起到很大的帮助。

  魏学哲也提到,在目前所处的BMS 2.0时代,一些电池企业进行BMS设计还存在一些问题。对于汽车行业而言,长期的发展让企业形成自成体系的工作方法,具有高度的工程化和严谨的流程,而电池行业由于发展时间较短,对这种流程体系认识不深。BMS与汽车密切相关,如果不按汽车行业这种固有的“方法论”开发BMS,当汽车企业大规模进入BMS领域时,电池企业很有可能被淘汰。

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