安徽优旦科技有限公司 联合创始人/副总经理习清平在本次中国国际换电模式产业大会做《锂电池全生命周期管理》演讲，现场演讲实时如下：
各位领导，各位嘉宾，下午好。我是安徽优旦科技的习清平，非常感谢主办方有这个机会，创造这个平台，让我跟大家做分享。
我今天要跟大家分享的主题是“锂电池全生命周期管理”。
现在锂电池应用的范围越来越多，大家都知道锂电池里面肯定要装一块BMS，锂电池作为一个锂电系统，要能做到它的高效、做到它的稳定，不仅从结构、电芯这些角度看，要做到稳定，BMS称作是锂电池的大脑，我觉得BMS聪明程度，很大程度决定了锂电池的效率问题。
我们作为一个一直以来都从事电池管理、系统研发的企业，我们也希望在研发的BMS能够更聪明一点，我们的理念就是“智能电池管理系统”。在我们公司成立一开始的时候提出这个概念，这个概念怎么来的？首先，我们认为一个锂电池是一个变化的生命体，在它整个生命过程中，即使同一批电池，从出厂的时候开始，后面不同的工况、不同的驾驶习惯、不同的使用环境，都造成后面的特性不一样。咱们用一成不变的，通过实验室数据标定好的BMS来管理一个变化的事物，我觉得可能难以达到我们的效果。
如何做全生命周期的智能电池管理呢？首先是互联，在整个生命过程中，把所有的电池运行的数据都传回来，我们再通过智能、通过传回来的数据进行实时分析，提起一些参数或者实时做一些协同管理，将电池的效能、安全发挥到极致。
有了数据之后，我们会做一些创新型应用，在整个从生产、从运营、从最后的使用，提高整个流程业务的效率。
我们的BMS可能是一个整体，首先肯定是智能硬件，带网络版的BMS，其次是PaaS平台，这个平台主要是提供一些协同管理、安全预警这样的服务，我们还会做一些提升效率的SaaS应用。
看一下BMS，我们叫它iBMS，我们有四个系列的产品。
首先是C系列，这个产品主要应用于乘用车、物流车这种高电压平台的系统。
第二，一体式的BMS，现在应用范围比较广，主要应用于工业车辆，叉车那边。
第三，集成式BMS，这是今天下午换电领域，这个BMS是主角。
第四，三级架构的BMS产品。
我们有两种设计，一种是一体式设计，这种比较适合塑料外壳的电池；另外一种是分体式设计，如果是金属外壳的话建议用这个，考虑到天线的防水安装这些问题。
我们型号有很多，从本地通讯来看，我们覆盖了CAN，覆盖了485；从电流来看，我们覆盖了从30A到150A；从电压平台来看，从8串24V、48V、60V、72V都有相应的规格可以选，覆盖了二轮车、三轮车这些应用领域。
做这个产品真的很难，因为我们一开始主要做汽车这边的BMS。刚开始做这个的时候，我们挺有信心，认为这个东西做起来应该不会太复杂，毕竟是两轮车的产品。当我们真正做下去之后，发现完全不是我们想象的那样，因为在这个领域，它有很多刚性的条件在约束我们。
首先一个条件就是价格（成本）。因为在汽车那边可以通过堆器件的方式解决很多问题，但在这个领域不能这样做。比如电压采集精度，在汽车那边可以用凌特的芯片，在这个领域那个芯片一颗就上百块钱，是不可能用的，我们只有通过技术手段解决这些问题。
比如电压采集这块，我们可能通过校准的方式，每一块出厂的板子都会用我们的工装，在出厂的时候对每一个采集通道进行校准，以达到比较好的采集精度。
在乘用车那边，其实有很多东西是确定的。比如整车上电流程、充放电流程都是确定的，BMS从整车那边发过来，让你上电就上电。但是在二轮车这边没有这么多指令，目前很多应用的场合还是后装，替换之前的铅酸市场。我们需要在用户插入的时候，就要闭合MOS，拔出的时候把MOS断开，插入之前闭合MOS的话，会引发打火的问题，我相信很多人已经遇到了。打火问题之后会引发一系列的问题，包括接插件氧化，接插件烧毁等问题。
要解决这个问题，就要在插入之前要断开MOS，所以负载检测在这个领域是比较难做的一个东西。
MOS驱动，因为MOS是易损器件，而且MOS失效的模式是短路，短路之后非常危险，因为没有人能感知到这个MOS已经失效了，它可能短路之后整个电池包处于裸奔的状态，是非常危险的。
假设某一天充电机也发生失效了，这块电池可能会着火。对MOS的驱动这块也是非常考究的，对响应速度、耐压、均流、散热这块。
在软件应用开发这块，我们会秉承MBD的开发模式。我们会做一些逻辑仿真、密钥仿真之后，再做集成测试，我们对所有的软件里面的任务都会有监控，对一些关键任务对它的调度周期、执行的效率都会监控。所有的代码会遵循MISRA-C的规范。
第二个产品重要组成部分就是PaaS。PaaS怎么理解呢？我们数据来了以后，要对数据进行处理。PaaS主要有三个方面的内容：云端协同管理；主动安全管理；电池数据服务。
这是PaaS主要的功能，首先它负责设备稳定可靠的连接，确保数据稳定的传输，其次数据上来以后，它会利用数据实时做一些数据，处理完以后推送下去，协助把电池管理得更好。数据上来以后，我们会同步从各个不同角度对数据进行分析，对电池当前的状态进行安全的预警。我们的PaaS平台不是一个封闭的平台，我们是一个开放平台，会对外提供很多接口，如果客户需要从我们平台拿取一些数据，我们都会提供，包括实时的，分析处理过后的数据都会有。
我们看一下云端协同管理。云端协同管理，我觉得目前做的比较有特色，在国内来看，我没有看到有其他家在做这个。
云端协同管理，之前我们所有BMS的管理算法一般都是放在嵌入式里面执行，SOC的估算、均衡的控制、SOP的估算都是嵌入式里面，嵌入式里面有一个局限，它存储的空间、运算的能力可能都不是那么充足，要么就增加成本提升它的存储能力和运算能力。
我们的做法是把一些实时性要求不太高的算法放到云端做。我们现在已经产品化的有三个方面的内容：均衡；SOC修正；SOP控制。
到了5G时代，低延时、大带宽的时代，我觉得更多的要求，更多的算法也可以放到云端做。
云端均衡，影响电池续航除了电芯本身的SOC之外，容量差也是影响续航的主要因素。
我们做一个假设，假设压差已经最够大，大到最大的那颗已经是过压的电压值了，最低那颗可能是欠压值，这个时候我们的电池一般就不能充、不能放了，我们的目标肯定就是控制压差。一个理想的电池所有的电压在任何时刻都一致的，这肯定是最好的。我们理想的目标就是控制这个压差。
对于磷酸铁锂，它的可用容量在平台区体现不出压差的，平台区容量不一样的时候，电压表现范围变化不大。所以我们会在充电过程中计算所有电池、电压跟最低串电压的，通过曲线拟合的方式做运算，把每一串电池以最低串电池的容量差算出来，再根据我们的均衡能力计算到每一颗电池所需要的均衡时间，然后在充电和放电的过程中，我们对电池进行均衡。
这是我们测试车的数据，在2017年4月份的时候，这个车开始使用，装的有我们的BMS。大概运行了一年半左右的时间，它从压差10多个毫伏上升到50多个毫伏；2018年11月份的时候，我们开始研究云端均衡的算法，我们人为的把这个压差调到100多个毫伏，经过一年半左右的时间，基本上这个压差已经控制到跟出厂时候差不多的效果。
这是一个电池包，它有一个特点，第二串单串有一个明显压差的问题，导致电池包容量的衰减。这个电池包使用上云端全时均衡技术以后，大概经历了三周的时间，容量改善率达到11%。
云端全时均衡是在2020年1月1日全线产品全面有这个功能的，我们对比了一下2019年出厂的一些设备数据和2020年的一些设备，从统计角度来看，2019年出厂的设备低压差的占比在运行一段时间之后，明显减少了。而远程均衡控制的设备，低压差设备没有明显减少，有一点略微上升。
这是云端算法的另外一个实现，就是SOC的远程修正。SOC在磷酸铁锂体系的电芯上面是很难估算的，因为它没有修正点的话，中间整个过程它的电压太平了，没有办法通过OCV的方法修正误差。但是我们可以通过微分曲线看这个特征，在中间这个SOC的阶段会有三个比较明显的特征点。第一个就是有两个峰值一个谷值，这个算法涉及到大量数据，在嵌入式里面执行比较起来困难，所以我们把这个算法移到云端去执行。
这是现场充电测试的一个曲线（如图），我们在20%SOC的时候，人为把SOC调到40%，相当于一个20%SOC的误差在充电过程当中，大概在真实SOC40%、60%、70%这几个点做到三次修正，修正三次以后，误差控制在3%以内。
还有SOP功率控制。在换电这个应用领域，充电的效率可能直接影响到柜子要选多少个仓位，备多少个电池。提升充电效率，对整个运营的效率也会有所提升，我们可以通过SOP的控制，去实时调节充电的电流，达到一个比较安全，而且高效的充电电流。
PaaS平台另外一个比较重要的功能是主动安全管理。因为很多场合大家都提到了电池的安全问题。
这是一个典型的MOS损坏的问题，我们看到一个明显的数据，SOC降为0%的时间，有10分钟的充电过程，它的充电电流与之前的充电电流也是有不一致的。后面经过调查，可能用户在路上用完之后，找了一个路边投币式的充电机，就对锂电池进行充电，造成了MOS的损坏。
其实路边充电机参差不齐，我们找了充电机的拆解，这个充电机有一些直接电容式降压的，它的电压可能达到将近200多V，直接给MOS造成损坏。
这个是在出厂测试的时候，他们因为做乘用车的动力电池，用大功率动力电池的充放电柜做充换电电池，导致MOS损坏。充电机注入电流，会不断提升充电电压，导致MOS损坏。
这是一个比较深层次的问题，这是一个MOS微损坏的现象。在MOS温度那边，我们看到了一个尖峰，但是没有达到MOS损坏告警的阈值，我们通过大量数据横向的对比，找到了特征。
这个预警也是在嵌入式里面无法实现的，因为在嵌入式里面没有横向的数据，这可能是云端预警一个比较独特的视角才能找到这个问题。
因为有大量数据过来，不可能人工一台一台数据看，所以后台部署了很多关于趋势分析的一些算法，横向去比较这台电池的某一特征，跟其他电池不一样的话，我们会把这些数据预警出来，人工做一些分析。
后台部署了很多关于安全预警的算法，相当于7X24小时无死角地从不同维度，对这个电池进行安全的监控。
我们PaaS平台还有一个对外提供数据的服务。我们能够提供哪些数据呢？包括实时的状态统计的数据，还有分析处理过的数据都可以提供。
提供的形式也有多种多样，有Websocket的，也有消息队列的。
这都是PaaS平台保障服务安全的一些措施。（如图）
除了PaaS平台以外，还有另外一部分是SaaS应用。SaaS应用针对电池管理做了电池管理平台，我们对实时的数据、对历史数据都可以查询，整个运行的历史也可以有查询的功能，也可以对历史数据进行下载。
我们还做了一个租赁运营平台，包括租赁的后台管理、用户侧的小程序，如果客户有这方面的需求，可以快速导入，直接做电池的运营。
软件的OTA，这个设备在我们全系列产品上已经稳定运行了3年，到目前为止，OTA执行了2万多台次。
整个OTA软件是封闭化管理，我们软件开发出来以后都是上架到网络货架，包括OTA，包括工厂的烧路、现场的烧路都是从网络货架上拿软件。
嵌入式里面，也是对这个OTA做了独立的设计，我们是A/B分区的一种设计，这样可以实现整个过程中无感升级。在使用过程中，这个软件就可以升级完成。整个后台系统对OTA也可以支持同时万套级别量的并发。
我们提供的产品，硬件可以保证足够可靠的话，现场80%的售后问题都可以通过软件的方式解决，通过OTA可以把售后费用直接大幅下降。
我们做了很多应用，从采购端到项目的软件，最后到客户这边的业务，最后到电池出去之后，现场运行的诊断。我们都提供一系列的解决方案。
现在5G的BMS我们也研发出来了，比如现场所有的报文可以直接实时发回来，然后在我们后台可以呈现，类似于数字示波器。
这是我们产品的架构，最底下是智能硬件，中间是PaaS，最上面的是SaaS。（如图）
还是BMS，我们希望重新定义一下这个BMS，不仅是一个System，更是一个Service。我们更愿意为客户提供的是锂电池全生命周期管理的服务。
最后简单介绍一下优旦，我们公司成立于2016年，到现在四年多一点，整个公司100人左右，超过一半以上都是研发。我们涉及到的技术有很多，除了嵌入式的软硬件之外，在网络应用、大数据处理的平台，还有一些电池的模型算法方面都有涉及。
这是成立以来拿到的一些荣誉，有合肥市大数据企业、数字创新案例企业，还有最近拿到的是工信中心“2020年人工智能优秀解决方案”，从这个上面看，我们不像是一家做BMS的企业。
目前涉及到的领域有四方面：
新能源汽车，有长安汽车、中通这样的车；
工程器械，现在市场占有率应该是排第一，像HELI、Linde这样的头部企业，我们推动了这个领域锂电池联网的进程；
轻型车辆，像绿源、淮海；
电力储能也做了一些项目。
现在锂电池的应用范围越来越广，希望通过我们的努力，让散落在世界上每一块电池都能安全、高效地运行。
我的分享到这里，谢谢大家！
