钜大LARGE | 点击量：1209次 | 2022年01月19日
CATLBMS部长张伟：动力锂电池大脑如何助力全面电动化？
当地时间下午三点，CATLBMS部长张伟先生为现场观众奉献了一场精彩的BMS技术优势讲解。
请搬好小板凳，且看动力锂电池大脑如何助力汽车和能源变革。
什么是BMS？
众所周知，纯电动汽车的动力输出依靠电池，而电池管理系统BMS（BatteryManagementSystem）则是其中的核心，负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能。
电芯自加热技术
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
在寒冷的冬天，如何降低里程衰减，是大多数车主在购买新能源电动汽车时的一大顾虑。
为此，CATL开发出了电芯自加热技术，实现了"加热一刻钟，畅行雪地中"。
使用BMS控制算法和整车动力总成架构，可以控制电芯在短时间内快速充放电，使得电芯从内部发热，实现电芯自加热效果。
目前实验测试效果可达2℃/min的加热速率，并且整个加热过程中电芯温差不超过4℃，最重要的是，整个加热方法，不新增任何系统成本。
快充技术
传统的电动汽车电池管理系统（BMS）基于线下标定的充电曲线和当前的充电电压来控制充电电流。这种方法未考虑电芯内部实际的电化学状态，也不能保证电池的耐久和安全性。
CATL研发的快速充电算法——恒电势闭环控制算法，其核心是通过计算电池内部电势锂离子浓度分布，提升电芯充电的速度和安全性。
原理是基于电化学模型，通过控制阳极电势高于析锂电位阈值，最大化输入充电电流，而电流的输入会继续影响电池内电势分布，从而形成一个闭环控制，使得电池在不发生析锂的前提下充电时间最短。
我们的电化学模型会耦合热、力等物理场温度预估模型，从机理角度加入老化对模型的影响，实现全生命周期的在线控制。
相比于传统的充电技术，CATL快速充电算法能充分发挥自主研发的快充型电芯的快充性能，电芯充电速度提升一倍，实现15min电芯电量从0%新增至80%。
无线BMS
长时间使用之后，电池系统的线束接插件可能会老化失效。针对这个挑战，CATL设计了无线BMS，通过无线BMS技术，省去了线束以及接插件，简化了安装工艺。
即使出现由于交通事故造成的BMS主控板损坏等问题，也可以通过车外的无线BMS工具实现对电芯的实时监控，从而杜绝二次事故的发生。
此外，CATL的无线BMS方法在仓储运输以及下线成组方面也有很大的优势。
假如无线BMS结合键合工艺做成标准模组，便可以实现智能电芯的效果，随时可以检测任意一个电芯的状态。
诊断功能的充电站
电芯的残值评估关于新能源电动汽车主来说，也是非常想了解的一个信息。对此，CATL开发了电芯诊断算法，车主只需将自己的爱车插到带有CATL电芯诊断功能的充电站上，BMS便会通过该充电站完成电芯的检测，向用户呈现一个完整详细的电芯检测报告。
该技术在汽车保险、二手车市场、汽车年检等方面会有极大应用空间。
V2G
新能源汽车大规模推广后，无序充电将会对电网造成巨大冲击。CATL通过V2G技术可实现车网互动，电动汽车成为分布式移动式储能，不但可以防止冲击，还可以实现电网的削峰填谷。
同时，我们还考虑到了另外一个方面，即如何让电动汽车用户利用自己的车盈利，这是很有趣的一个话题。假设你有一辆续航里程500公里的车，假如每天只跑50公里，那剩下的电不就浪费了？但是，假如你在晚上电价低的时候充满电，在用电高峰时把这个电送到电网上，卖出去，你就能挣钱了。
而V2G技术刚好可以实现这个目的，V2G即VehicletoGrid，中有一个典型的盈利模式是峰谷套利，即谷价时充电，峰价时向电网"卖电"，从而实现峰谷套利。此外，通过连接V2G装置，用户可以响应电网的旋转备用、调频等需求，在完成这些V2G响应任务后，由电网支付差价给电动汽车车主。
V2G技术中长寿命电芯以及V2G装置是比较核心的两个技术点，对此，CATL开发了长寿命电芯，完全可以满足V2G工况的使用需求。同时我们也开发了V2G装置，在不改电动汽车硬件结构的基础上，为电动汽车赋予了V2G功能。
这是电动汽车和能源互联网的融合发展后令人向往的美好愿景。
未来的电动汽车是智能交通、智慧城市的基本单元，从而推动能源革命、信息革命、交通革命，较大程度上破解长期困扰我们的能源、环境等痛点和难点问题，重塑未来的出行体验。
安全核心算法
基于对电化学机理的深度了解，CATL研发出不同的电池模型：老化模型/OCV模型/内阻模型/Crack模型/滞后模型等，去计算SOC/SOH/SOp/SOE/Balance，我们的模型满足对电芯/模组/pack/整车不同层级的验证。
数以万计的工况测试验证：四季测试/标准工况测试/客户工况测试/CATL基于工况数据进行内部研发工况测试；在多种SOC范围内进行验证；不同车型上验证（BEV/pHEV/HEV）
原理：通过电池模型进行在线的实时预估，通过预估和实测的差值反修正参数，再结合多种修正算法进行参数在线更新，形成自修正闭环控制算法，可以将误差降低至极小的可接受范围内，从而实现安全核心算法。
平台化
以上的解决方法，CATL均已进行平台化开发，重要平台分为Car平台和Bus平台。通过平台化开发，对所有的内外部需求进行了有效的管理和跟踪，大幅提高了软硬件开发质量，同时可以大大的缩短开发周期。可以做到了"OneSoftwareplatform,DifferentSystemDerivates"。
