2018年新能源汽车智新峰会-汉腾汽车有限公司电池系统首席科学家林健-关于BMS新国标草案SOX精度测试的思考

汉腾汽车有限公司电池系统首席科学家 林健

11月15日，2018新能源新汽车智新峰会在北京召开，论坛重点围绕着打造关键零部件核心竞争力这一主题展开今天研讨。汉腾汽车有限公司电池系统首席科学家林健作为嘉宾参会，并发表主旨演讲，他给我们带来了关于BMS新国标草案SOX精度测试的思考。

大家好，国家标准委出版了BMS新国标的征求意见稿，我也看了一下，现在我就把我的一些自己想法跟大家分享一下。国标很长，时间有限，我只能就其中两个问题分享一下我的看法。SOC和SOP。SOC，现在用了QCT897-2011年的问题，还有新国标征求意见稿的问题还有介绍一下汉腾汽车的问题。

现在使用的技术条件，有什么问题？

技术条件一共也14页，其中有7页专门讲SOC精度怎么样验证。2016年5月在网上写了一篇文章，说这个东西好像问题不少，主要问题差在哪儿？都是手画的，实际上更没有这种工况，与实际工况差太远，这个工矿循环要用15分钟，这个时间太短了。另外，这个工况变化，从头到尾多少呢？百分之九点几，你这个SOC误差不能大于10%，也就是说就是SOC，BMS根本不动也可以通过国标的验证，这个国标说实话是没有什么意义的。

国外没有国标，这个公司是有自己的一套标准。像美国的公司通用福特自己都有标准，这个标准不算正式标准。通用和克赖斯特基本上都是自己写的，自己验证的。

国标有什么区别，80%和30%选两个点。美国通用从的100%一直验证到差不多0%，工况，国标是用直线，手画的直线，通用是有一个数据库，这个数据库里面把所有开的车发现的BMS有可能所有工况都搜集起来进行验证。国标也是15分钟，美国也是从100%放到零，没有一个小时是不可能的，用这个成绩做了七个小时的磷酸铁锂，这个差距是巨大的。

新国标已经换成了GB，说明它已经改了。有一个附录B，SOC累计误差测试方法，对SOP来说，SOA之类的，这个基本上没有提，所以我们重点讲一下SOC。SOC，这个实验是B座，其他SOP不是A座，均衡地提了一下，这个自己更没有搞清楚什么叫做均衡，所以我们只讲一下SOA、SOC。SOC这个累计误差不能大于5%，它选了两个规划，一个是FUDS工况，最后一个是DST工况，这两个工况显然比以前更接近实际，时间增加了很多，还有改进。

但是DST图上面的工况，我们一看也是一个手画的，不符合实际情况，在美国已经被淘汰掉，没有人用了。在美国用什么工况，不一定符合新能源汽车的用法。我认为美国三大汽车公司用的改了，一般的城市工况除以2，所有的电流以及功率除以2，这有什么好处，相当于开的很慢，实验开的很慢的情况下出现什么情况？还有是开的很猛的情况，把Highway所有电流乘2，把SS06乘了7，我后来又一次参加了这个这个会议，他说如果乘1.6还是1.7，可以去掉96%的功耗。实际上这个USC乘以0.7，这是急刹车，急加速很厉害的功耗，很多公司就是这样一个功耗，我给了一些供应商，几乎没有人可以通过。为什么同不过，因为这个算法存在着根本性的缺陷，如果过不了，这个算法的确会在某一些特殊情况下失效。

新国标征求意见稿，897，2011年的897有两个温度，这个设置了三个温度，10度，25度，40度，这三个温度都差不多，这三个温度和一个温度来说没有多大的区别，所以没有什么新意。可实际上的实验，我们知道这个温度跨越很大，在美国故意把个车放到冰库里面，不管是夏天也好，还是什么也好，一直开，把这个温度开上去。但是我们BMS怎么做，如果用Highway乘2或者US06乘1.7，这个温度一下子就上去了，可以测试整个BMS是不是在整个温度变化范围内是不是可以使用，不能说这个BMS只能在10度、20度、40度工作，但是北京最低气温都快接近了零度，不能说零度就不管了，这个国标温度包括的范围太低。

国标还有一个问题，它测的是累计误差，可是它所做的这个工况是什么？是从80%开始放电，放到30%，先半个小时到一个小时，充电回去到80%，然后再歇半个多小时，这样子做实时循环，这实时循环实际上是一直循环没有什么区别，当你有半个小时，从80%先歇半个小时，实际上你就做了一次循环，你放电放了30%，又休半个小时，你又做了一次循环，再回去，也就是说这一个分档循环你就下了两次，所以就没有意义了，所以你做十次误差和一次的误差是一样，要求我们做十次是毫无疑义的。

另外国外SOC应该是在20%左右晃动，国内略高一点25或者是30%，怕这个SOC太低，一下子这个车停了，国外一般是在20%。所以如果说只包括80-30%，实际上你的HEV没有包含。这样的循环从80-30%，SOC变化多少，50%，你要求他变化整个SOC误差不超过5%，实际上100%的变化之内不超过10%，对这个求太低了。

比较正确的方法，SOC还是一个跨越，从超过0%、1%和到100%。另外应该取消循环间的禁止时间，因为你给了禁止时间，实际上就有这样的机会，累计误差都消灭了。所以这样做就没有意义了。必须要等到十次循环之后才可以找SOC的误差。

为什么说安时积分不靠谱？从这里可以看出来，这些定制表针的人他心里面想的还是安时积分。这个蓝颜色的是安时积分计算出来的SOC，红颜色是我们自己的BMS算出来的SOC，绿颜色是电流的变化。如果我们起点没有错，我们的暗时容量没有错，我们可以看到六千秒之前，这个红线和蓝线几乎是一样的，但是600秒之后这两个分开了，分开之后，到了八千多秒，快九千秒的时候我们停下来，如果看SOC积分误距是34%，如果用自己的BMS估出来的这个SOC是52%，这个误差可以到将近18%，这是什么原因引来的？从六千秒到八千秒，这个电流变化的剧烈的时候，这个安时积分会出错，没有办法把所有的细节捕捉到，这可能是一个特例，但是一个特例可能足以说明误差很大。

为什么有的时候感觉见不到这样的结果，其实你是见到过，有的时候开着开着车，SOC急剧下降，开着开着车，车一下子就停下来了。还有因为这个国标，包括我们几乎所有的电芯厂给出的计算SOC的标准，我不能说是有错的，但是按照这个方法是做不出来一个很精确估算SOC的方法。新国标里面从来不提SOC到底怎么定义，这个SOC曲线到底应该怎么样定义以及怎么样做，在路上即使你发现了，只要他不讲，你也不知道。897，包括2011年的版本和现在的版本，都是一样的。他们根本就没有提怎么样验证，这是一个存在着很大的问题。

为了保证SOC在所有的情况下，我们必须做几个假设。

1、起点有可能错。

2、安时容不一定对，当这个车老化的时候无法给你一个精确的值。

有人说不上我用安时的估算，中国最大电机厂给了我们一个指标，他说如果我这个电池连续循环了多少次之后，这个电流应该怎么放，我就回问他一句，你说的循环是DOD100%DOD还是指50%的DOD，如果都有的话，靠这种电机厂提供这种安时容量不可靠。说我们有一个大数据，算出来，我认为还是不靠谱。中国男的这个平均寿命78岁，你能说这个男的了78岁都不行了吗，有的活到100岁还可以。不可以用13人统计规律代替某一个个体规律，李咏50多岁就没了，这些东西部靠谱，必须针对每一个个体估算它的安时容量。首先我们起点错了10%，另外安时容量错了20%，这样子算下来，安时积分得到的同样的工况，运算下来这个SOC多少，现在我们看是34%，现在是9.7%、10%。可是我们知道，SOC正确应该是52%，已经掉了10%，但是我们这个算法可以保证还是在52%，这就是我们有非常强的纠错能力。如果你谈算法，你只谈精度，不谈容包性（音），说实话这个算法是很成问题的。我们估算精度与安时容量无关。这样以来，我们省去了很多的工作，对电池老化参数标底这样的实验多余了，我们可以实时在线估算，极大地节省了大量的人力、物力。

这是GM做的东西，说实话这是我原来做的。安时还有一个问题。如果一个电池包里面有一个电池芯异常这个安时积分是不知道的。Boit这个车，他说SOC当不同的有差异的它没有Dattery到，因为做这个算法他们就告诉我说，你不需要管这些东西，因为假设他们是一致可以做出来就亲自满意了，世界上第一辆用锂电池的车，有这个水平还是不错的。为什么说有MALIBU也有这个问题，他说2016年的技术还是来自于乌兰达。2010年离开GM，他们说你当时做了DOC，虽然低于3%，但是我们想办法让它低于1%，看来GM至今仍然没有突破。

SOP，他说我们要得到一个矩形波，实际上得不到一个矩形波。我们知道这个电池如果看他这个电路，这个里面有RC电路还有L在里面，如果是一个纯电的电路，否则根本得不到这个矩形波，这个跟实际的情况根本无关。这是我们实际得到的波形，根本不是矩形波，这个红色的就是电压的这个电流。这是功率，这个功率完全是一个看像噪声一样，忽然一下给他一个油门一踩下去，或者说这个实验室里面忽然加一个脉冲，得到不是一个矩形波，是有一些形状的，因为不是一个纯电组。所以这个作者看样子是没有这种实际工况，讲的都是心率表。99%的企业，BMS给的都是功率表，也就是说给了一个不同的SOC不同的情况下这个功率多少，但是这个功率表大家想想怎么样得出来的？

1、假设等下电容这是零。

2、是指新电池，没有旧电池的功率表给你，旧电池功率表给了你，也不一定符合真实情况。

要验证它，最好的办法就是刚刚画的图，开始先运行一段工况，使得这个电容不是零，这是极其可能发生的情况，不是这个情况加一个脉冲下去，去找你到底估算的对不对。GM当时就出现的这个情况，最高电压是多少，3.3伏，最低掉到2.6伏，这个GM处理不了这个情况。但是我们这个BMS是有等注的。这就是我们可以超越GM的原因，可以实现电池的实时在线参数的估算，即使对有新旧电池混合，可以说是电池都是新的，现在电池都是新的，用了两年之后你的电池都不可能是崭新，它的一致性肯定会变，无论用什么方法。

前面专家讲的，他们的方法怎么样筛选，让电池尽量一致，那是新电池，电池老了之后谁也无法估算，谁也不敢保证它的一致性还是一模一样的。当这个一致性有差的时候尤其是铁塔公司他讲的是回收梯次利用，当梯次利用的时候，这个电芯的一致性更差了，当这个一致性很差的时候怎么样估算PACK的OSC，目前为止只有含汉腾可以做到，美国的做不到，德国的也做不到，没有接触过日本的BMS不敢评论，就不谈了，我们可以超越美国、德国。韩国是比较差的，我们就不谈了。

韩国做电池不错，但是做BMS比较垃圾。通过超强的实时在线纠错能力，保证这个估算精度在这个电池整个生命周期内，不损工况变化，不损这个电池老化变化，这几个变化去年科学部有一个重点攻关项目，就是想实现这一个事情，什么大数据、云计算说实话全都不靠谱呢，假设你有云计算、大数据你告诉我你怎么算，还是讲不出来，说明你还是不知道。这个成本相对僵硬10%以上，重量减轻10-15%，充电。

很多人说这个充电给你单体电晶，他说我可以充4.2AH，但是成熟之后只可以充4.0AH，你说为什么了，为了安全起见。什么为了安全起见，难道充了4.2AH不安全了，难道说你给了我的安时冲量是不安全的安时容量，显然不能这样说。只不过你控制不住这个电池，不敢用。

这是我刚刚所说的，GM做不到的一个事情，这是我刚刚给的这个曲线。这个黄颜色是两秒钟的放电功率，绿颜色和蓝颜色分别是10秒和30秒放电功率，如果我们有能够精确估算出这个PACK放电功率，我们可以看到不低低于60%、40%。这个点电压太低了，如果我们可以提前预测到这个功率的话，是不会到2.64AH，这样我们可以通过SOP，可以GM等等，通过这个提前预测力量来保护预测，而不是通过这个SOC查表，只有通过这些实时在线的估算，精确把这个SOP估出来，才可以保证这个电池绝对安全，这是为什么GM现在没有一辆车失火，有一些院士，我估计大家到网上可以看到，说三元电池不靠谱，三元电池安全性很差。可是世界上有两辆车，没有在行驶的过程中失火，一辆是日本凌峰，20多万辆的销量，也是大概从2011年初开始卖，到现在已经有八年多的时间。另外一辆就是GM，这辆车也是从2011恩年底开始卖，到现在也是八年的时间。这个车买了十几万辆，已经行驶了累计了超过40亿公里没有出过事，这也就是说明三元电池就不安全的？三元电池是可以做到安全的，已经有两个例子可以证明他是做到安全，之所以起火是因为你做不到，你做不到就不能说这个东西就不安全。只能说明你水平太差。

BMS可以高精度、高鲁棒性。保证估算精度，不随温度以及电池的老化而老化。BMS有独特动态均衡技术，可以让这个电池寿命，有两三年提高两三倍以上，PACK的寿命接近单个的寿命。我们这个符合ISO26262功能安全标准，系统稳定、安全、可靠。

谢谢大家。

以上内容据峰会现场速记整理，未经嘉宾本人审阅。