新能源汽車與傳統(tǒng)汽車最大的區(qū)別是用電池作為動力驅(qū)動汽車。所以動力電池是新能源汽車的核心。

　　前幾天看到有文章提到了“再不重視動力電池研究，就別提中國電動汽車彎道超車了。”這是非常有道理的。不過目前此類研究在中國主要是研究所和學(xué)校的任務(wù)，而國內(nèi)絕大多數(shù)的企業(yè)沒有這個(gè)能力。

　　對大多數(shù)企業(yè)來說管理好現(xiàn)有的成熟的電池技術(shù)才是最重要的。因此有了“中國電動汽車要彎道超車BMS(電池管理系統(tǒng))必須攻克”的觀點(diǎn)。近來網(wǎng)上各種有關(guān)BMS技術(shù)突破的新聞不斷出現(xiàn)。有些甚至號稱是顛覆性的以吸引眼球。有的根本做不了應(yīng)用控制算法也號稱提供BMS核心技術(shù)。在這里，筆者根據(jù)自己在美國三大汽車公司做BMS的經(jīng)驗(yàn)和大家聊聊。

　　什么是BMS的核心技術(shù)?

　　在北美，BMS系統(tǒng)通常包括檢測模塊與運(yùn)算控制模塊。

　　檢測是指測量電芯的電壓、電流和溫度以及電池組的電壓，然后將這些信號傳給運(yùn)算模塊進(jìn)行處理發(fā)出指令。所以運(yùn)算控制模塊是BMS的大腦?？刂颇K一般包括硬件、基礎(chǔ)軟件、運(yùn)行時(shí)環(huán)境(RTE)和應(yīng)用軟件。其中最核心的部分——應(yīng)用軟件對于用SimulinkXSS開發(fā)的環(huán)境的一般分為兩部分：電池狀態(tài)的估算算法和故障診斷以及保護(hù)。狀態(tài)估算包括SOC(StateOfCharge)、SOP(StateOfPower)、SOH(StateofHealth)以及均衡和熱管理。

　　電池狀態(tài)估算通常也就是估算SOC、SOP和SOH。SOC(荷電狀態(tài))簡單地說就是電池還剩下多少電;SOC是BMS中最重要的參數(shù)，因?yàn)槠渌磺卸际且許OC為基礎(chǔ)的，所以它的精度和魯棒性(也叫糾錯(cuò)能力)極其重要。如果沒有精確的SOC，加再多的保護(hù)功能也無法使BMS正常工作，因?yàn)殡姵貢?jīng)常處于被保護(hù)狀態(tài)，更無法延長電池的壽命。

　　精確的SOC估算還可以提高車的續(xù)航里程比如克萊斯勒的Fiat500eEV，可以一直放電到SOC=5%。SOP是下一時(shí)刻比如下一個(gè)2秒、10秒、30秒以及持續(xù)的大電流的時(shí)候電池能夠提供的最大的放電和被充電的功率。

　　SOP的精確估算可以最大限度地提高電池的利用效率。比如在剎車時(shí)可以盡量多地吸收回饋的能量而不傷害電池。在加速時(shí)可以提供更大的功率獲得更大的加速度而不傷害電池。同時(shí)也可以保證車在行駛過程中不會因?yàn)榍穳夯蛘哌^流保護(hù)而失去動力即使是在SOC很低的時(shí)候。這么一來，所謂的一級保護(hù)二級保護(hù)在精確的SOP面前都是過眼云煙。筆者不是說保護(hù)不重要。保護(hù)永遠(yuǎn)都是需要的。但是它不是BMS的核心技術(shù)。

　　再說說SOH。SOH是指電池的健康狀態(tài)。它包括兩部分：安時(shí)容量和功率的變化。一般認(rèn)為：當(dāng)安時(shí)容量衰減20%或者輸出功率衰減25%時(shí)，電池的壽命就到了。但是，這并不是說車就不能開了。對于純電動車EV來說安時(shí)容量的估算更重要一些因?yàn)樗c續(xù)航里程有直接關(guān)系而功率限制只是在低SOC的時(shí)候才重要。對于HEV或者PHEV來說，功率的變化更為重要這是因?yàn)殡姵氐陌矔r(shí)容量比較小，可以提供的功率有限。從以上這些不難看出算法才是BMS的核心。其他的都是為這個(gè)算法服務(wù)的。所以當(dāng)有人聲稱突破了或者掌握了BMS的核心技術(shù)，應(yīng)該問問他到底做了BMS的什么?是算法還是主動均衡或者只做BMS的硬件和底層軟件?或者只是提出一種BMS的結(jié)構(gòu)方式如積木方式?

　　有人說特斯拉之所以牛，是因?yàn)樗腂MS可以管理7104節(jié)電池。這是它牛的地方嗎?它真的是管理7104節(jié)電池嗎?特斯拉modelS確實(shí)用了7104節(jié)電池，但是串聯(lián)在一起的只有96節(jié)，并聯(lián)的只能算一節(jié)電池不管你并聯(lián)多少節(jié)。為什么?因?yàn)槠渌镜碾姵亟M也是只計(jì)算串聯(lián)的個(gè)數(shù)而不是并聯(lián)的個(gè)數(shù)。特斯拉憑什么要特殊呢?實(shí)際上凡是能夠輕易就能夠仿照的都不能算是核心技術(shù)因?yàn)槿巳硕寄軌蜉p易做到。所以，即使你能夠算也不能聲稱掌握了BMS的核心技術(shù)。

　　比如幾乎所有國內(nèi)的BMS算法都是電流積分加開路電壓。這根本不能算是核心技術(shù)。再比如某公司靠其所謂的核心技術(shù)--主動均衡技術(shù)榮獲高工鋰電金球獎。聲稱它的主動均衡技術(shù)能夠延長電池壽命30%續(xù)航里程20%。這一看就不靠譜。為什么?根本無法定量。你和誰比能夠延長壽命30%呀?和自己比有意義嗎?和沒有均衡的比嗎?那你的水平就差遠(yuǎn)了。和別人比，應(yīng)該與最好的比才有意義。世界上不說最好，至少還可以的都沒有均衡問題。你怎么延長壽命30%呀?延長續(xù)航里程也是一樣的道理。

　　比如Fiat500e，它的SOC一直放到5%。請問你還怎么延長20%的續(xù)航里程呀?再進(jìn)一步說，主動均衡的算法難嗎?不就是同模組的電池相互均衡和不同模組之間的電池相互均衡。從算法角度講完全沒有難度可言。而且主動均衡根本也不是網(wǎng)上說的是“主動均衡功能一直以來是國外產(chǎn)品的殺手锏”。真是語不驚人死不休。國外為什么基本上不用主動均衡呢?主要是考慮到成本問題。如果被動均衡就能夠輕易搞定，為什么要用主動均衡呢?國內(nèi)為什么極力鼓吹主動均衡呢?筆者認(rèn)為主要是被動均衡搞不定。說起被動均衡，絕大多數(shù)人告訴筆者說是因?yàn)閲鴥?nèi)電池質(zhì)量太差一致性不好。但是通過交談，筆者發(fā)現(xiàn)根本原因在于概念不清方法不對。要不然怎么會開車時(shí)均衡會越均衡越差?均衡的效果是可以計(jì)算出來的。不能完全責(zé)怪一致性不好。筆者做過的有兩款PHEV的車，開了才幾個(gè)月電池組內(nèi)的SOC相差高達(dá)45%。而且由于SOC、SOP的問題，車在路上經(jīng)常拋錨。公司一致認(rèn)為是電池質(zhì)量問題而且一致同意更換電池供應(yīng)商。但是筆者只是更改了算法，就把均衡的問題解決了。電池組中電芯SOC的差別由45%降到了3%?，F(xiàn)在車已經(jīng)行駛了十幾萬公里了。拋錨的問題再也沒有發(fā)生過。

　　怎樣的算法才算核心技術(shù)?

　　從控制的角度來說，一個(gè)好的算法應(yīng)該有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：準(zhǔn)確性和魯棒性(糾錯(cuò)能力)。精度越高越好的道理在這里就不多說了。前面提到的電流積分加開路電壓實(shí)際上是用開路電壓糾錯(cuò)，但是這種方法與在線實(shí)時(shí)糾錯(cuò)相比，顯然魯棒性差遠(yuǎn)了。這是為什么國外大公司都在用在線實(shí)時(shí)估算開路電壓來實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)糾錯(cuò)的原因。不是說你自己能夠生產(chǎn)BMS就是掌握核心技術(shù)，如果你做不到別人難以企及的高度，憑什么說你掌握了核心技術(shù)?

　　國內(nèi)一些人往往不知道別人的算法是什么，一看某個(gè)廠家做BMS就說有BMS核心技術(shù)，這樣說法是欠妥的。那些要花幾千塊錢去買的大部頭的書籍評論BMS的優(yōu)劣也根本不管各個(gè)BMS算法或者說核心技術(shù)的區(qū)別。不比較核心技術(shù)來比較BMS有意義嗎?只看是不是為某個(gè)有名的OEM提供BMS就認(rèn)為牛，也不知道到底提供BMS里面的什么東西。是不懂裝懂呢，還是有一種崇洋的心情呢?目前世界上BMS做得最好的應(yīng)該有什么特點(diǎn)呢?它可以在線實(shí)時(shí)估算電池組的電池參數(shù)從而精確估算出電池組的SOC、SOP、SOH。并且能夠在短時(shí)間內(nèi)糾正初始SOC超過10%的誤差以及超過20%的安時(shí)容量的誤差。美國通用汽車公司在6年前研發(fā)沃藍(lán)達(dá)時(shí)就做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來測試算法的魯棒性：將3串并聯(lián)在一起的電池組拿掉一串，這時(shí)內(nèi)阻增加1/3、安時(shí)容量減小1/3。但是BMS并不知道。結(jié)果是SOC、SOP在不到1分鐘就全部糾正，SOH隨后也被精確地估算出來。這不僅說明算法的強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，而且說明算法可以在電池的整個(gè)生命周期中始終保持估算精度不變。

　　對于電腦而言，如果出現(xiàn)藍(lán)屏，我們一般只需要重新啟動電腦就行了?？墒牵瑢τ谄?，哪怕拋錨的概率只有萬分之一也是難以容忍的。所以，與發(fā)表文章不同，汽車電子需要保證在任何情況下都能工作。做一個(gè)好的算法需要花極大精力去解決那些發(fā)生概率只有千分之一、萬分之一的情況。只有這樣才能保證萬無一失。

　　掌握這樣的技術(shù)，筆者認(rèn)為才是掌握了核心技術(shù)。目前世界上沒有一家供應(yīng)商能夠做到這個(gè)水平盡管已經(jīng)過去了6年。就連現(xiàn)在紅的發(fā)紫的特斯拉也無法企及。這樣的算法才是殺手锏!沒有這樣的技術(shù)怎么彎道超車?