图为江西百思特锐动力有限公司首席技术官、国家千人计划特聘专家林健发表演讲

为了帮助企业客观分析2016年动力电池行业运行情况，正确把握行业发展趋势，加大动力及储能电池的开发应用，由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办，双登集团股份有限公司、共同承办的“2016年第五届中国电池市场年会暨2016年第一届动力电池应用国际峰会、2016年第二届中国电池行业智能制造研讨会”于11月14日在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。

　　在本次会议上，江西百思特锐动力有限公司首席技术官、国家千人计划特聘专家林健博士做了题为《动力电池管理系统技术发展现状、存在问题及发展趋势》的专题报告，以下是根据速记整理的内容，未经本人审核，仅供参考。

　　林健：秘书长当时给了我这么一个题目，觉得这个题目还是比较大的，如果仔细讲要讲很长时间，因为时间有限，所以可能很多地方要跳过去。

　　这个是我讲的提纲，主要讲BMS是做什么的，BMS的核心技术是什么？国外一般怎么做的？没有办法覆盖所有的，但是绝大部分覆盖了，最后介绍一下我们自己做的BMS。

　　如果大家参加了一些会，所有的专家基本上讲BMS的时候一般都会讲到说BMS是保护电池、延长电池寿命，但是几乎没有人讲是要充分发挥电池能力的，我这里主要讲BMS很重要的任务，就是使得电池尽量把它的能力发挥出来。

　　一个完整的BMS包括哪些东西呢？能够精确的估算出SOC、SOP、SOH，有效的动力均衡控制策略，容错、纠错机制，基于安全的跛性模型。主要的方法已经转到了用主动均衡，我们至今为止，德国我不知道，日本也不知道，但是美国没有一家用主动均衡，原因我们等一下再谈。对于BMS来说，最重要是哪一部分，就是它的上升的应用软件，具体来说就是估算策略。

　　我自己总结了一点，因为我离开GS以后到了克莱斯勒工作了几年，克莱斯勒一开始能力有限，所以很多供应商在卖BMS给我们，必须得告诉我们他的算法的原理怎么做的，虽然我没有提到厂家的名字，但是我可以把方法总结出来。国外主流的供应商，一般对BMS的估算都是从OCV开始的，和国内有本质的区别，国内几乎全都是用积分。

　　国外怎么处理呢，用这个得到了总组化，没有办法把每个电阻、电容的变化计算出来，所以会造成一个问题，因为我们在计算功率的时候，需要知道每一个值的变化，所以你知道总的值的变化，你不知道每一个等效电路里边某一个值的变化，你无法准确的估算出SOP。因为是实时估算SOC，所以是有一定的纠错能力的，如果你用电流积分的话是没有纠错能力的，起点错了从头错到尾。而且对于纠错能力来说，电流积分还有很大的问题，就是一旦电流测量错了也是没有办法纠正的。曾经我们在沃蓝达做完之后，GM做的第二辆车，用的是磷酸铁，是纯EV，当时供应商把电池拿给我们了，他告诉我们说他有两套系统保证测量精度，我们问他一个问题，如果电池老化了怎么办，他没有办法回答，所以这也是电动汽车一个很大的问题。对于OCD估算，国外厂家他的问题在哪里呢？标定工作量很大，他需要把所有的值标定好，然后修正它，这个工作量比较大。因为不能反映出每个等效参数的变化，所以造成了SOP的估算就很大。比方2014年我们克莱斯勒有一辆车，2014年的时候底特律非常冷，大概零下20几度，按照电池供应商给我们的参数，在零下20度应该能输出50几千瓦，但是我们用了供应商的算法，他只能输送20几千瓦，所以我们找这个供应商扯皮扯了很长一段时间，这就是他的误差。

　　SOH，国外一般可以做到10%。国内一般两个方法，一个就是算安时积分，或者就是找多项式，有两个问题，第一，你得到实验数据，做这个实验数据是哪儿来的？特定功耗的数据，不能反映出一个人开的工况，因为我们知道电池老化不同的人开是不一样的，尽管国内头几名的供应商也告诉我们，他说我们经过国多项式可以准确的估算出SOH的1%，其实这只是个别现象，大多数是估算不出来的。均衡，国外几乎全部是无源的，我们也是无源的，为什么强调有源的呢？我回国的时候有人告诉我，你这个根本搞不下去的，我看了一下国内做这个的概念不清楚、方法也错了，当然就做不好了。

　　这是一般国内计算SOC的方法，主要是安时积分，把电池模型加上去，温度补偿、工况补偿、老化补偿都往里面加，这个加的话，每一个都是有误差的，所以最后误差还是不少的。最后误差可以达到多少呢？我这儿有一个例子，这是我们一个很复杂的工况，这个路况里边，绿颜色的是电流，蓝颜色的是安时积分，红颜色的是我们估算出来的SOC，即使我们起点是对的，即使我们安时容量也是对的，我们现在采用100赫兹，当电流变化不大的时候，这两个几乎是一样的，当电流变化一大，我们发现安时积分和我们实时估算的误差可以相差18%。这个误差哪儿来的呢？有的时候到底是你的错还是我的错，我说我也不知道是你的错、还是我的错，但是我们有一个标准，我们歇了一个小时停下来，通过OCP可以查到真正的SOC是52%，和我们的极为接近，我们大概是0.3%左右，既然我们是对的，我们安时积分就错了，一个很重要的原因就是他的采样频率不够。

　　我们说安时积分很不靠，它没有纠错能力。有人说我们怎么好像没有见到过你说的这么大误差，实际上你到网上一查，有人说我们过了收费站，他说一过收费站SOC急剧下降，开着开着路上就停了，为什么出现这种情况呢？原因很简单，因为安时积分当电流大的时候你是无法纠正的，国内一般是电流很小的时候，就是说车速很慢的时候，甚至停下来的时候，那个时候电流大概只有2、3安培，那个时候他认为他的端电压接近了，一查表那个时候一纠正，错了。

　　这也是一个例子，这是上海前两个月在群里面发的，某大牛的BMS，国企的电池好像没有几家，然后说SOC在上海路上从39%直接掉到这个上面去了，这也是一个例子，说明安时积分的问题，原因是一样的。

　　我们还说即使有些情况下，这也是个别情况，实际上当安时积分出错的时候，根本也不知道时间。因为我们的国标没有给出在路上验证SOC的一个办法。我们2011年总国标，技术条件，这个国标一共有13张纸，有7张纸用了验证，讲怎么验证SOC，但是要仔细看国标的话，你的BMS要达不到国标，真是难于上青天。

　　这个国标少什么东西呢？给了几个工况，这两个工况是最长的，一个是90秒，一个是80秒，第一个国标是直线，我们知道开车的时候你拿不到直线，肯定是抖动的，所以国标的工况是用手画的，不是一个真实的曲线、不是一个真实的工况。第二，最长的90秒，国标说这个90秒连续运行10次就是900秒，900秒是15分钟，这个时间太短了，时间太短了也好说，更要命的是，运行15分钟之后，电池的SOC变化9%点几，不到10%，国标中你只要SOC的误差小于10%就可以过关，所以即使你的BMS破了SOC只保持不变，根本不需要动你就通过了国标，所以国标要想不过的话非常困难，除非你变动方法和电流变化方向是相反的。我们知道不管是用什么方法，有一个最重要的东西就是OCV与SOC的关系曲线，即使用国标法SOC也是通过OCV确定的，所以这个关系是非常重要的，但是国标里面没有讲这个东西怎么做。

　　第二，我们讲SOP，SOP国内一般是靠查表，比如电压低于某个值，电压衰减多少，用的是一刀切，实际上他给出的值远远达不到电池所能给的值。我们看一下通用的沃蓝达，在美国累计销售10万辆，综合行驶里成高达40亿公里，目前为止没有出现过一次事故，唯一一次做实验的起火，那个是不算的。他怎么做到电池跑累计40亿公里不出事故呢，靠的是我们SOP。我们一讲BMS，很多说我们有一级防护、二级防护、三级防护，但是我们说防护确确实实不可少的，是以防万一用的，但是正常情况下防护是不能够被用上的，一旦被用上说明你的算法错了，你就必须得改。所以保护电池靠的不是什么一级防护、二级防护，靠的是SOP，通过SOP来限制电池的充电功率和放电功率，来充分的发挥电池的能力，提高电池的能量回收，同时提高电池的加速性能。我们有时候经常可以发现，进口汽车跟我们的国产车差不多大，但是进口车你一踩油门有一种感觉，国产车没有这种感觉，因为进口车可以精确的预测到我发动机到底能够输出到多大功率，我就以最大的值往外输，可是国产车不敢到这个值，就像我前面讲的，很糟以前就把电压给限制住了。

　　在某些会议上有些专家说，我们在不同情况下电池内阻是变化的，他们经过大量的实验发现，BMS采用固定不变的模型测试肯定是有问题的，还有的说在不同的工况下要用不同的模型。还是看这个例子，这个例子我们看白线框框讲的图，这个地方，黄颜色是我们估算的OCD，蓝颜色是我们测量的，我们以最低点作为一个我们最低的限制电压3.67V，我们计算功率，这个是2秒钟的功率，这是10秒钟的功率，这是30秒钟的功率，我们可以看得出来，2秒钟的功率差不多正好拿到的功率和我们预测的功率是一样的，30秒的功率、10秒的功率一直都是这样，这个整个时间是40秒。所以我们说我们到底能够拿到多少功率是靠SOP的精确估算拿到的，而不是靠简单的限制电压拿到的。

　　之后再讲一讲SOH。这是我们做了一个40安时的电池，起点是40安时，经过很多工况以后误差几乎不变，我们估算是在40安时左右，误差是1.8%。我们假设不知道安时容量，我们从30安时开始，经过同样工况以后也能回到40安时。这个是从50安时开始也回到了40安时，所以我们说我们可以很精确的估算出电池的SOH。

　　最后讲一个核心技术，到底我们的BMS核心技术应该往哪个方向发展，需要一个好的模型，这个模型应该能够反映电池真实完整的动态特性，而不应该随工况或者随时间而变，不随电池老化程度而变，一个好的算法应该具有高精度、高鲁棒性，而不是随工况而变，随时间而变，随电池老化而变，必须涵盖所有的可能性。一个好的算法，同时必须对电池的状态进行实时在线的估算。