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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當地時間下午三點，寧德時代BMS部長張偉先生為現場觀眾奉獻了一場精彩的BMS技術優勢講解。
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電池狀態估算等功能。
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，寧德時代開發出了電芯自加熱技術，實現了“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快速充放電，使得電芯從內部發熱，實現電芯自加熱效果。
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，不增加任何系統成本。
快充技術
傳統的電動汽車電池管理系統（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部實際的電化學狀態，也不能保證電池的耐久與安全性。
寧德時代研發的快速充電算法——恒電勢閉環控制算法，其核心是通過計算電池內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影響電池內電勢分布，從而形成一個閉環控制，使得電池在不發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，實現全生命周期的在線控制。
相比于傳統的充電技術，寧德時代快速充電算法能充分發揮自主研發的快充型電芯的快充性能，電芯充電速度提升一倍，實現15min電芯電量從0%增加至80%。
無線BMS
長時間使用之后，電池系統的線束接插件可能會老化失效。針對這個挑戰，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工具實現對電芯的實時監控，從而杜絕二次事故的發生。
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勢。
如果無線BMS結合鍵合工藝做成標準模組，便可以實現智能電芯的效果，隨時可以檢測任意一個電芯的狀態。
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
新能源汽車大規模推廣后，無序充電將會對電網造成巨大沖擊。寧德時代通過V2G技術可實現車網互動，電動汽車成為分布式移動式儲能，不但可以避免沖擊，還可以實現電網的削峰填谷。
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上，賣出去，你就能掙錢了。
而V2G技術剛好可以實現這個目的，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“賣電”，從而實現峰谷套利。此外，通過連接V2G裝置，用戶可以響應電網的旋轉備用、調頻等需求，在完成這些V2G響應任務后，由電網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。同時我們也開發了V2G裝置，在不改電動車硬件結構的基礎上，為電動車賦予了V2G功能。
這是電動汽車與能源互聯網的融合發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，寧德時代研發出不同的電池模型：老化模型/OCV模型/內阻模型/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據進行內部研發工況測試；在多種SOC范圍內進行驗證；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，再結合多種修正算法進行參數在線更新，形成自修正閉環控制算法，可以將誤差降低至極小的可接受范圍內，從而實現安全核心算法。
平臺化
以上的解決方案，寧德時代均已進行平臺化開發，主要平臺分為Car平臺和Bus平臺。通過平臺化開發，對所有的內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質量，同時可以大大的縮短開發周期。可以做到了“One Software Platform, Different System Derivates”。
(責任編輯：子蕊)
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