新基建、新机遇、新发展,7月9日,由中国充电桩网主办的“2020第六届中国国际电动汽车充换电产业大会”(简称:金砖充电论坛)在上海大华虹桥假日酒店隆重开幕。来自政府、院校、协会、企业、采购商、金融、媒体等850位代表出席本次大会,大会以“洞见当下、预见未来、聚力发展、合作共赢”为主题,推动产业交流发展。
新基建引领发展新浪潮
江苏春兰清洁能源研究院有限公司总经理杨桃发表了《春兰新一代全智能管理系统》的主题演讲,以下是演讲嘉宾未删减实录:
江苏春兰清洁能源研究院有限公司总经理杨桃
各位专家、领导、同仁,下午好。
刚刚我听了好多的专家在上面讲都提“安全”,因为安全最重要了,一不留神就大火,我也提一下安全,但是换一个角度,从电池管理系统来谈一下安全。
介绍一下春兰近期的动力电池管理系统的一些成果和大家分享一下。我从五个方面开始介绍。
首先是新能源汽车用的,动力电池行业的共性问题,来细看一下,车辆驾驶过程当中常见的让人感觉到比较恼火,伤脑筋常见的问题,比如说续航里程不足,车辆行驶一段时间后,里程越跑越短,充电量越来越少,严重的下降到原来的40-50%。另外,电量计算不准,仪表盘显示的电量和实际电量误差较大,积累误差可能高达40%,仪表显示还有较多电量的时候,实际上系统已经没有电了,由于电量计算不准,严重误导了驾驶员对行驶里程的预估。
另外还有报警不合理,总是频繁报警,乱报警,让驾驶员无所适从,得不到有效提示,甚至没有办法进行应急处理。
问题出来了,是什么原因呢?我们说它的根本原因是电池的差异造成了电池间的电量规制,这是根本原因。因为车辆电池包由成百上千个电池组成的,客观上存在电池之间自放电率的差异,各大品牌的电池皆如此。
尽管电池的工艺水平和质量控制水平不断提高,但是使用环境不同及电池自身原因导致其充放电效率不一样,长期积累电池电量差异变大,且出来存在。
上述的情况普遍存在,仅是程度不同,电池不一致是主要原因,如果不能及时消除或者弥补,轻则造成行驶里程缩短,重则可能发生过充过放乃至失火等安全问题。
这时电池管理系统就要出马,相对于电池来说就是保姆一样的存在,但是现在目前的电池管理系统它的功能其实是不完善的,为什么这样说?电池间存在差异,电池管理系统不能快速的、准确的识别出来,也没有科学的消除和减轻差异的办法。
另外,电量计算的方法不能重复,不能覆盖电池系统全过程、全工况、全生命周期的各种变化。也就是说好多的时候,电池出厂的时候说电量估算很准,但是用了一段时间以后就不准了,差异越来越大。
由于上述问题的存在,又担心出现安全问题,设置了个中国度的保护措施,导致一有风吹草动就频繁报警,乱报警,客户投诉就会增加。
这些问题的本质是什么?车辆行驶里程在缩短,原因就是电池没有充满,也没有放光,为什么会充不满?充电桩的朋友说我都给你充了,为什么充不满?因为个别的电池出现了差异,个别电池的电量高,充电的时候先充满了,其他的电池这时候是不足的,但是为了保护它,我们就停止充电了。放不光也是同样的道理,充满电出门,行驶途中仪表显示还有40%电量时,个别电池低压,其他电池电放不光。所以这个问题的本质是电池管理系统没有有效解决电池不一致的问题。
仪表盘上面算不准是SOC,或者乱报警那怎么办?为什么会这样?因为管理系统让它报的,仪表盘接受管理系统的指令,管理系统为什么乱报?也一样的,因为电量在行驶工况下估算误差大,不能指导驾驶员,预估续航里程,电池组生命周期中电池衰减后,因为它是全生命周期的,电量没有能够适时调整,所以估算误差较大。我们一开始说100安的电池,100年以后会是多少?这个要进行实时的更新和识别。
个别电池电量低的时候,不能实时调整,造成车辆趴窝,本质是电量估算存在缺陷,算法适应性差。
针对上述问题,目前国内外行业内主要的电池管理系统均采取各种措施,但不能彻底解决。
我们也列举了一些公司,就不提名字了。但是从均衡的方式上面可以看得出来它几乎方式很单一,绝大部分采用单向放电均衡的方法,且均衡的电流不够大,电量的估算算法实际上不管谁家说它怎么样,其实都是S级分法(音)和开路电压修正法(音)的合体。
这样有什么缺点?单向放电均衡的缺点,为了对齐个别差电池,对大部分好电池放电;放电末期均衡、调平时间短;均衡电流效,效率低。
常见电量估算的缺点,磷酸铁锂电压较平,电压、电流、采样频率达不到高精度的计算要求,从30%到70%只有几毫伏的变化。没有考虑温度、充放电的效率、电池差异状态及电池的衰减对电量估算精度的影响,缺乏科学的自校正和自学习的功能。
我们说现有的电池管理系统没有办法解决目前电池在新能源汽车上应用存在的共性问题。
针对行业内BMS普遍存在的问题,着力从三个方面来改进。首先消除和减轻电池差异,提高电池一致性,重新开发先进的电量计算方案,重新建立新的报警体系,基于以上思路,我们开发了春兰信号一代全智能动力电池管理系统,彻底解决了以上问题。
给大家分享一下我们创新的解决方案。我们专门成立了一支团队主要做哪些工作呢?我们对离群电池的识别能力强,准确率高,识别精度也高,电池削高补低速度快。
另外,电量估算精度远高于同行,具有自学习、自校正功能,处于国内领先水平。
采用科学保护体系,设置末端主动精准剩余电量预警功能,提升用户舒适度。
我们的均衡策略基于灰度分析理论,采用模糊数学和概率论的均衡识别,判断及执行算法。
电量估算的研究,我们对可用电量是驾驶员行驶过程中最重要的指引,精确的电量估算能够让驾驶员放心、安心地开车,评估行驶里程,所以我们对初始电量确定电量精度计算,尤其是自校正、自学习。
我们重新建立了报警体系,把一些不必要的去掉,把真正需要的、确定能对电池的安全起到保护作用的一些保护进行加强。
这是我们针对管理系统获得的一些成果,国家级的检测报告、省级鉴定、发明专利、软件著作权等等。
讲了这么多,大家说都听你吹的,我大致介绍一下我们其实不是吹的,我们实际已经用了,实驾的验证。
因为涉及到一些客户,我把客户名称去了。我用的客车做了试验,选了6米的客车,各选了一辆状态好和状态较差,两辆车大概跑了3年多,状态好的充电电量在106度电,状态差的在76度电,我们采用模拟半载让它跑,仅给它管理系统进行了升级,在这个过程里面可以看出来,我们的行驶里程就换了管理系统,行驶里程在20天左右的时间里从172公里到了240多公里,现在它已经和所谓状态好的车辆是一个状态。
同时电量的精度在3%左右,3%是用过的电池,3年多的电池,且我们做的是全路况、全过程,为了对标近期出的国家标准,国家标准要求是5%,我们按照国家标准的工况也做了测试,都在1%左右。
整个行驶过程没有报虚警的现象,为了增加安全,我们在原有的安全上,在放电末期增加了5%低电量之后的降功保护,一些驾驶员比较粗心,仪表盘提醒电量不多了,但是他想不到充电,我们在低电量的情况下就降功,整体驾驶的速度和起停没有任何问题的,但是他踩油门的感觉,加速的速度会慢一些,所以他会有感觉,给他以提示。
这是我们驾驶员应用的报告。(见图)
这是另外的试验,我们选了8米车,同样证明我们的方案是可行有效的。这个上面只是罗列了我们选了6米和8米,其实我们现在在全中国,在东西南北中统一都进行了更新管理系统的试验,实际证明确实有效提升了里程,对电池以更好的保护,没有乱报警,且管理系统很精确。
这是实驾验证的一些结论,电池状态差的车使用我们的管理系统以后,在短时间内就“满血复活”了。
我们除了车辆的试验验证以外还做了大量台架的模拟验证,整个验证过程是全工况,故意模拟电池之间形成了差异,负30%,掉队的电池和大部队之间差了30%,或者正10%等等。也模拟的是全过程、全生命周期,我一直强调全生命周期,行业内应该有共鸣,因为真的很难做到。我们模仿能量衰减从百分之百到70%,你为什么不向下?到70%以下就不让在车上跑。
验证目的我不一一介绍了,时间比较紧。效果大家可以看,我们故意人工制造了只有60%的可用电量,经过我们均衡以后很快把80次的循环以后就达到了100%。
这是验证的电量估算的精度,可以看得出来都是实际。(见图)
我们新一代全智能动力电池管理系统优点就是针对一开始的缺点来的,它解决了“充不满、放不光、算不准、乱报警”的共性问题。我们现在能做到充满、放光、算得准、报警准。因为好多时候,如果开车的里程焦虑,为什么焦虑?还差20%30%的时候就不敢开了,他要回家充电。但是我们这个管理系统SOC精准了以后可以放心地开,我们真的能做到0%的时候就是0%。
简单说优点,我们叫有病治病,提升电池组的一致性,强身健体就是提高电池组使用效率;延年益寿,延长电池组的使命寿命,否则要电池管理系统干什么?既然是保姆,就得起保姆的作用。
下面不一一细说了,因为刚刚大家都介绍了自己,我没有写,我最后说几句,好多人知道春兰只知道是做空调的,其实我们也做电池。我们跟空调那块的春兰股份是兄弟公司,同属一个集团,我们主要做动力电池,做动力电池、管理系统、做pack,面向的市场是四轮车、两轮车和储能市场,大家有兴趣的话可以会后联系我们,我们可以细细沟通。
谢谢大家!