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CATLBMS部長張偉:動力鋰電池大腦如何助力全面電動化?

鉅大LARGE  |  點擊量:1230次  |  2022年01月19日  

當地時間下午三點,CATLBMS部長張偉先生為現場觀眾奉獻了一場精彩的BMS技術優(yōu)勢講解。


請搬好小板凳,且看動力鋰電池大腦如何助力汽車和能源變革。


什么是BMS?


眾所周知,純電動汽車的動力輸出依靠電池,而電池管理系統BMS(BatteryManagementSystem)則是其中的核心,負責控制電池的充電和放電以及實現電池狀態(tài)估算等功能。


電芯自加熱技術

過針刺 低溫防爆18650 2200mah
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

在寒冷的冬天,如何降低里程衰減,是大多數車主在購買新能源電動汽車時的一大顧慮。


為此,CATL開發(fā)出了電芯自加熱技術,實現了"加熱一刻鐘,暢行雪地中"。


使用BMS控制算法和整車動力總成架構,可以控制電芯在短時間內快速充放電,使得電芯從內部發(fā)熱,實現電芯自加熱效果。


目前實驗測試效果可達2℃/min的加熱速率,并且整個加熱過程中電芯溫差不超過4℃,最重要的是,整個加熱方法,不新增任何系統成本。


快充技術

無人船智能鋰電池
IP67防水,充放電分口 安全可靠

標稱電壓:28.8V
標稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領域:勘探測繪、無人設備

傳統的電動汽車電池管理系統(BMS)基于線下標定的充電曲線和當前的充電電壓來控制充電電流。這種方法未考慮電芯內部實際的電化學狀態(tài),也不能保證電池的耐久和安全性。


CATL研發(fā)的快速充電算法——恒電勢閉環(huán)控制算法,其核心是通過計算電池內部電勢鋰離子濃度分布,提升電芯充電的速度和安全性。


原理是基于電化學模型,通過控制陽極電勢高于析鋰電位閾值,最大化輸入充電電流,而電流的輸入會繼續(xù)影響電池內電勢分布,從而形成一個閉環(huán)控制,使得電池在不發(fā)生析鋰的前提下充電時間最短。


我們的電化學模型會耦合熱、力等物理場溫度預估模型,從機理角度加入老化對模型的影響,實現全生命周期的在線控制。


相比于傳統的充電技術,CATL快速充電算法能充分發(fā)揮自主研發(fā)的快充型電芯的快充性能,電芯充電速度提升一倍,實現15min電芯電量從0%新增至80%。


無線BMS


長時間使用之后,電池系統的線束接插件可能會老化失效。針對這個挑戰(zhàn),CATL設計了無線BMS,通過無線BMS技術,省去了線束以及接插件,簡化了安裝工藝。


即使出現由于交通事故造成的BMS主控板損壞等問題,也可以通過車外的無線BMS工具實現對電芯的實時監(jiān)控,從而杜絕二次事故的發(fā)生。


此外,CATL的無線BMS方法在倉儲運輸以及下線成組方面也有很大的優(yōu)勢。


假如無線BMS結合鍵合工藝做成標準模組,便可以實現智能電芯的效果,隨時可以檢測任意一個電芯的狀態(tài)。


診斷功能的充電站


電芯的殘值評估關于新能源電動汽車主來說,也是非常想了解的一個信息。對此,CATL開發(fā)了電芯診斷算法,車主只需將自己的愛車插到帶有CATL電芯診斷功能的充電站上,BMS便會通過該充電站完成電芯的檢測,向用戶呈現一個完整詳細的電芯檢測報告。


該技術在汽車保險、二手車市場、汽車年檢等方面會有極大應用空間。


V2G


新能源汽車大規(guī)模推廣后,無序充電將會對電網造成巨大沖擊。CATL通過V2G技術可實現車網互動,電動汽車成為分布式移動式儲能,不但可以防止沖擊,還可以實現電網的削峰填谷。


同時,我們還考慮到了另外一個方面,即如何讓電動汽車用戶利用自己的車盈利,這是很有趣的一個話題。假設你有一輛續(xù)航里程500公里的車,假如每天只跑50公里,那剩下的電不就浪費了?但是,假如你在晚上電價低的時候充滿電,在用電高峰時把這個電送到電網上,賣出去,你就能掙錢了。


而V2G技術剛好可以實現這個目的,V2G即VehicletoGrid,中有一個典型的盈利模式是峰谷套利,即谷價時充電,峰價時向電網"賣電",從而實現峰谷套利。此外,通過連接V2G裝置,用戶可以響應電網的旋轉備用、調頻等需求,在完成這些V2G響應任務后,由電網支付差價給電動汽車車主。


V2G技術中長壽命電芯以及V2G裝置是比較核心的兩個技術點,對此,CATL開發(fā)了長壽命電芯,完全可以滿足V2G工況的使用需求。同時我們也開發(fā)了V2G裝置,在不改電動汽車硬件結構的基礎上,為電動汽車賦予了V2G功能。


這是電動汽車和能源互聯網的融合發(fā)展后令人向往的美好愿景。


未來的電動汽車是智能交通、智慧城市的基本單元,從而推動能源革命、信息革命、交通革命,較大程度上破解長期困擾我們的能源、環(huán)境等痛點和難點問題,重塑未來的出行體驗。


安全核心算法


基于對電化學機理的深度了解,CATL研發(fā)出不同的電池模型:老化模型/OCV模型/內阻模型/Crack模型/滯后模型等,去計算SOC/SOH/SOp/SOE/Balance,我們的模型滿足對電芯/模組/pack/整車不同層級的驗證。


數以萬計的工況測試驗證:四季測試/標準工況測試/客戶工況測試/CATL基于工況數據進行內部研發(fā)工況測試;在多種SOC范圍內進行驗證;不同車型上驗證(BEV/pHEV/HEV)


原理:通過電池模型進行在線的實時預估,通過預估和實測的差值反修正參數,再結合多種修正算法進行參數在線更新,形成自修正閉環(huán)控制算法,可以將誤差降低至極小的可接受范圍內,從而實現安全核心算法。


平臺化


以上的解決方法,CATL均已進行平臺化開發(fā),重要平臺分為Car平臺和Bus平臺。通過平臺化開發(fā),對所有的內外部需求進行了有效的管理和跟蹤,大幅提高了軟硬件開發(fā)質量,同時可以大大的縮短開發(fā)周期。可以做到了"OneSoftwareplatform,DifferentSystemDerivates"。


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