建言BMS技术新国标：要从电池和安全出发，促进优胜劣汰

日前，全国汽车标准化委员会公布了《电动汽车用电池管理系统技术条件》的征求意见稿。笔者希望给文件起草单位提出一些建议，限于篇幅，仅对SOC和SOP简称SOX进行分享。

2011年的QCT897问题在哪里?

大家了解这个技术条件简称QCT897。并且最初是2011年公布的。我们了解它不是一个国标，只是一个参考。但是几乎所有OEM都要求BMS能够通过它。技术条件有14页，其中有7页讲的都是如何验证SOC的精度，这说明SOC精度在BMS中占了比较重要的份量，非常重视。

2016年五月我在网上曾经发表了一篇文章，《电池管理系统技术国标是时候修改了》，表达了一些看法：

首先是验证SOC的工况，大家看过实际的电压和电流的变化都了解不可能是直线。所以，与实际工况差的非常远。

第二，最长的工况只有90秒，持续允许10个循环，900秒才15分钟，时间太短了。最要命的在哪里？在整个15分钟中，SOC变化只有9%多，对SOC精度要求是多少？精度要求要小于10%。也就是说，就算传感器根本不动，不工作，SOC起点和终点相同的都可以达标，这个验证没有意义。从某种意义上来说，这个标准没有什么用。

此外，我们了解BMS的核心是状态估计。它涉及到至少三个问题：SOC、SOP、SOH，但是这个准国标里面只提了SOC其他的没有涉及。我们了解有关BMS，SOC里面有一个很重要的是OCV与SOC的关系，这个国标里面也没有涉及，这个准国标很多细节较欠缺。

国外的比较一下，国标只测两个点：一个是80%，一个是30%，在这两个点测精度。而国外把电池充100%一直放到差不多0%，也就是说当电压达到了最低值时才停下来，不管是BEV也好，还是PHEV或者HEV，要求你从100%到0%都必须工作正常，误差都不能超过一定的值，而不是只要2个点。我们了解，HEV工作的状态在哪里？国外在20%左右，国内稍微高点，只测这两个点，HEV就不管了？所以有很大的问题。

SOC工况，国标手画的线，美国通用是用各种复杂的工况也就是有可能使SOC估算失效的工况，来验证。新的算法来了，调出这些工况，马上了解新算法能不能过关。

时间上来讲，国标15分钟，国外是要求从100%到0%。时间用最少要1个小时，美国通用汽车公司曾经用为了验证我的算法，在充放电柜上持续运行了7小时的工况。其目的之一就是要看算法是否对安时积分的累积误差有没有纠错能力。

新国标征求意见稿SOC的问题

下面看一下新国标征求意见稿的问题。首先对SOC的累积误差规范性要求。也就是说，这个试验是必做的，这就是SOC累计误差的测试方法。下面还有一个讲SOP估算精度测试方法，但是不是规范性性要求。所以应该是可做也可不做。有关SOX方面，重要讲这两个。

SOC累积误差测试方法

征求意见稿提出SOC累计误差不能大于5%。工况不用手画，用了两个工况。一个叫FUDS，一个是DST工况。与2011年相比，工况更加接近实际，时间新增了不少。DST功耗时间是300秒，这是1400秒，有很大的改进。假如要做规范性测试，显然规范性测试的工况一定要接近于实际工况，尽量多的接近实际工况。

DST工况，是美国早年用的一个工况，大概十多年以前我们刚刚开始搞锂离子电池用的工况，那时电动汽车比较少。大家看这个工况也是直线，所以后来美国不用了。美国现在用什么工况？FTP工况。一般做三个工况，即city，Highway，和US06，US06这个工况比较猛一点。后来，根据做沃兰达（VOLT）的相关经验，我们把这三个工况改了，用尽量少的工况去覆盖尽量多的情况，尤其是BMS难以处理的复杂工况。这不是我们故意刁难，而是对电池的安全负责，对用户的安全负责。一个合格的算法，必须能够在各种复杂情况下，都能正常工作。假如没有这样严谨的工作态度，即使我让你过了，姑且不说消费者是否满意，标定工程师也不会放过你。比如，我在通用汽车做VOLT项目时，我和标定工程师们一起出去试车。他们从山上急速开到山下后，我们都可以闻到车胎由于急刹车造成烧焦的味道。再比如，我在克莱斯勒时，欧洲一家大供应商来公司演讲。把他们的SOC算法的原理告诉我们。我当即指出，这个算法在急加速急减速的情况下，是过不了的。他们解释说，他们已经做过所有欧洲的标准工况的仿真。误差很小。后来，我给了他们一个修改后的复杂工况，他们做了一个多月。就是无法纠错。他们说，这不是实际工况。不考虑。我找公司的标定工程师，要他们开车，开一个类似的工况。结果开出的工况，比修改后的复杂工况还要猛。逼这家世界闻名的供应商修改算法。和国外的公司的要求相比，这个国标要求有待提升。

征求意见稿讲了要测三个温度点：10度、25度、40度。这三个温度点都跟常温比较接近，应该算是一个温度点，这是属于正常的工作范围。我们在美国怎么做的呢？降温到零下20度，然后运行比较猛的复杂工况，这两个工况功率非常大，一开始是负20度，过一段时间，温度慢慢上来了，这样我们的最低温最高温基本上全部包含了，自然而然确保所有的区域的估算精度。

SOC误差计算，这里也有三个很大的问题，它说可以事先校准电池容量。校完之后再进行试验，时间没有错，容量没有错，假如有误差，误差就是电流传感器的测量误差，所以验证SOC误差变成传感器精度测量误差，这肯定有问题的。正因为如此，国内做BMS的厂家才如雨后春笋。低劣的国标要求是有不可推卸的责任的。

真正重要的是，当电池开始老化的时候，当安时容量改变以后，算出来的误差才是更重要的。

第二个要求，这个工况怎么算呢？先放80%静置30到60分钟，在运行工况，放电到30%的SOC，再静置30-60分钟，再充电。持续做10个，HEV工作期间是20%，作为一个国标应该把所有的可能都放进去。更重要的是，开始时先静止30到60分钟，一个循环静置两次，十次循环没有意义，因为静止后，累积误差被调整消除了。做10次和做1次的效果相同的。而且，为了验证SOC最大误差小于5%，只让SOC变化50%，显然是有问题的。

第三个要求，是在整个循环验证过程中，温度保持不变。这就离实际情况太远了。这也许就是为何每个循环后，要静置几十分钟。

比较好的做法是：

第一、SOC变化跨越1-100%区间，不管是BEV、PHEV还是HEV，要跨越整个变化区间。

第二、要把每个循环周期的净置时间去掉，去掉的目的是让误差累计起来，不给你消除累计误差的机会，不给你有任何钻空子，利用静置时间计算误差有多大的机会。消除了误差或者了解了误差再循环，做100次都没用。没有静置时间，持续十次循环完之后静置下来才有意义。否则都是假的。有人就告诉过我，说他们公司的核心技术是了解误差以后，可以平滑修正。

假如提一个更高的要求，我们应该要求SOC在全生命周期中都能够保障5%的误差，这才是我们最根本的要求，不是说电池就用一年就算了，现在要求8年12万公里，电池肯定要老化，不能说对新电池可以对旧的不管了。假如国标不要求BMS在电池的整个生命周期内都能够保证对SOC估算精度基本保持不变，这等于是说BMS不要保证电池在整个生命周期内能够保证电池的安全。今年大量起火的新能源汽车基本都不是新车，而是使用过几年的车。尽管电芯质量是一大原因。BMS无法应对老化电池也是脱不了干系的。国标的制定者不应该不吸取教训，对此熟视无睹。

新国标征求意见稿SOP的问题

接下来讲一下SOP的问题。征求意见稿说电压是这样弯着掉下来，功率的图形是方的矩形。见图D。1。下面作为比较的图是一个HPPC的截图。很显然，作者是想通过HPPC试验得出SOP。但是，开车的时候能得到的最大充电和放电的功率，功率的形状下图所展示的形状，不可能是矩形。这离实际情况太远了一点。最好的办法是运行一段时间真正的工况，再打一个脉冲，测量功率。

为何用HPPC会出现误差？第一，HPPC的功率不够大，不能够完全反应出大功率充放电电池的动态特性。所以，这个方法本身会造成较大误差。假如国标拿一个不正确的方法作为国家标准，丢的不仅是制定者个人的脸，更是丢国家的脸。第二，HPPC测功率之前又静止很长的时间里，里面有电容，静止很长时间之后与实际情况不相同了。关于功率的预测，重要不仅是电池长时间静止以后，接下来的最大充放电功率，更重要的是行驶过程中的最大充放电功率。这种本末倒置的验证方法，是否要改，值得国标制定者，认真思考。

希望国标制定者能够以电池系统的安全和消费者的体验和安全出发，从实际情况出发，适当照顾目前部分供应商的现有水平，制定出能够促进优胜劣汰更好的国标。

总的来说，这个征求意见稿与2011年版相比有改进，但是，没有本质上的突破。这说明我们国家BMS的整体水平与2011年相比也没有本质上的突破。因为这个国标的制定并非是以电池安全为前提，对BMS的性能要求提出要求，更不是按照保护车上人员安全而制定的。而是按照制定者本身的水平和国内绝大多数BMS供应商的水平制定的。

其一，制定者用的测试工况、试验方法与实际相差甚远。根本不是按照实际需求制定的。隔行如隔山。在电池领域或者电池测试领域与在BMS领域是有本质上的差别的。比如，众所周知，某教授，曾经在摩托罗拉公司当过DPS测试工程师，就以为其可以做DSP。骗了国家上亿元，还通过了包括院士在内的所谓成果鉴定。结果还是弄出个汉芯的大笑话。国标可以对SOX的精度提出要求，可以对特定的情况提出要求。但是，不应该对电流和电压的测量精度提出要求。那不是你的事。比如征求意见稿要求“总电压检测精度应满足±2％FS”；“总电流检测精度应满足±2％FS”。就不合理。因为此要求是以安时积分为基础估算SOC的，但不是所有的SOC估算都是以安时积分为基础。比如，国际上的先进厂家都没有以完全安时积分作为SOC估算方法，这与国际上的趋势背道而驰，此外，只要限制了控制精度比如SOX和故障报警，厂家自然会考虑用什么样精度的电流和电压传感器来满足要求。

其二，电池要求BMS在其整个生命周期内都得到有效的保护。消费者也同样有这样的需求。至少也不想车在较低SOC的时候突然趴窝。续航里程的估计也要可靠。这是最起码的要求。今年以来，几十起新能源汽车的起火事故，难道与BMS毫无关系吗？这些车上的BMS可全部通过2011年版（我相信也一定能够通过这个新国标推荐版）的盖有国家认定的检测机构的大红印章的呀！置电池安全于不顾，置乘客安全于不顾的BMS国家标准，实在有点有辱国标的名声。即使目前水平有限，有很多困难，也要兼顾其他先进的方法。而不能够只照顾安时积分法。毕竟国标不是企标，也不是安时积分法的国标。都说算法是BMS的核心技术。既然是核心技术，就不是什么人都可以掌握的。否则，就不是什么核心技术。低劣的国标必然造成阿猫阿狗都要做BMS，必然造成鱼目混珠。所以，国标一定要提出比较高的要求，要从电池和乘客的安全和体验出发来制定。