寧德時代BMS部長張偉：動力電池大腦如何助力全面電動化？

時間:2019-09-12 23:05來源:寧德時代 作者:綜合報道
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       當?shù)貢r間下午三點，寧德時代BMS部長張偉先生為現(xiàn)場觀眾奉獻了一場精彩的BMS技術優(yōu)勢講解。
 
       請搬好小板凳，且看動力電池大腦如何助力汽車和能源變革。
 
       什么是BMS？
 
       眾所周知，純電動汽車的動力輸出依靠電池，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
 
       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車時的一大顧慮。
  
       為此，寧德時代開發(fā)出了電芯自加熱技術，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，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，整個加熱方案，不增加任何系統(tǒng)成本。
 
       快充技術
 
       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與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與安全性。
 
       寧德時代研發(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與安全性。
 
       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，寧德時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，實現(xiàn)15min電芯電量從0%增加至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)，寧德時代設計了無線BMS，通過無線BMS技術，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，寧德時代的無線BMS方案在倉儲運輸以及下線成組方面也有很大的優(yōu)勢。
 
       如果無線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
 
       電芯的殘值評估對于新能源電動車主來說，也是非常想了解的一個信息。對此，寧德時代開發(fā)了電芯診斷算法，車主只需將自己的愛車插到帶有寧德時代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。
 
       該技術在汽車保險、二手車市場、汽車年檢等方面會有極大應用空間。
 
       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。寧德時代通過V2G技術可實現(xiàn)車網(wǎng)互動，電動汽車成為分布式移動式儲能，不但可以避免沖擊，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，即如何讓電動車用戶利用自己的車盈利，這是很有趣的一個話題。假設你有一輛續(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了？但是，如果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技術剛好可以實現(xiàn)這個目的，V2G即Vehicle to Grid，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，用戶可以響應電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用、調(diào)頻等需求，在完成這些V2G響應任務后，由電網(wǎng)支付差價給電動車車主。
 
       V2G技術中長壽命電芯以及V2G裝置是比較核心的兩個技術點，對此，寧德時代開發(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，在不改電動車硬件結(jié)構的基礎上，為電動車賦予了V2G功能。
       這是電動汽車與能源互聯(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，寧德時代研發(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/寧德時代基于工況數(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，通過預估與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
 
       以上的解決方案，寧德時代均已進行平臺化開發(fā)，主要平臺分為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�“One Software Platform, Different System Derivates”。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 動力電池 寧德時代 BMS
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