华夏时讯

攻克三大挑战,只为做好BMS电池管理

在传统汽车产销量逼近3000万辆,利润却薄如白纸的关口上,山东省汽车电子技术重点实验室主任王知学率领一群人“早知早觉”,提前四五年扎进了新能源汽车的江湖。

一块电池被装到电动汽车上跑起来,它便产生了两个领域的挑战:一是电池本身性能,另一是电池管理。王知学告诉科技日报记者:“纯电动汽车行驶距离的长短,第一看电池,储量大跑得远;第二就要看电池管理。现在很多客户抱怨车子显示剩余电量不准确,本来还能跑100公里,但电脑显示还能跑150公里,那么你可能就被扔在路上;如果相反,你只能提心吊胆地开车。这两者都很重要。”

实际上,电池管理的重要性并不仅仅在此。用学术语言形容,电池管理系统无论在车辆运行过程中,还是在充电过程中都要可靠地完成电池状态的实时监控和故障诊断,过度充电或者过度放电,电池过冷或者过热都要实时监测,通过总线的方式告知车辆整车控制器或充电机,并给出解决方案,从而更加高效安全地使用电池。

进军电池管理领域,王知学团队是有底气的。

他领导下的山东省汽车电子技术重点实验室是山东省批准建立的省内唯一从事汽车电子技术研发的重点实验室,十年来干的“大事”有目共睹:比如,他们完成了我国首款为合资汽车厂商配套且具有完全自主知识产权的基于总线技术的汽车电子产品及其生产工艺过程的研发,为我国在汽车电子领域进行自主创新并最终打破国外垄断打下坚实基础……

十年前,山科院自动化所、清华大学、中通客车三者强强联合,试图建立“产学研用”协同创新模式,“自动化所做电池管理,清华大学做算法研究和变速箱,中通做集成,装在中通车上。”

这是一项充满挑战的科研路。

王知学明白,“新能源汽车有三大关键部件,电池、电机加电控。电池和电池管理这套系统在三大部件中无论是成本还是价值都占了1/3。”其中的挑战有三:

“第一,锂电过度充电和过度放电都会引起危险,但如何解决是一个技术问题,如何让剩余电量到10%就不让跑了,充满电需要4.4V,如何通过电池管理系统让充满电限制到4.2V左右;第二,电池一致性问题,如果它一辆新能源车需要300V的电压,大概就是100多块电池串到一块,如果其中有一块电池内阻高了,它会引起整个电池运行不正常,这时必须均衡它,把其他的东西拉到一个水平上;第三,前面所说的剩余电量和电池健康状态的计算,这里面准确性很重要。”

十年磨一剑,王知学团队没有让伙伴们失望。他们做出了实现电池荷电状态(SOC)精确估算方法,开发出智能安全监控系统,系统解决了车载动力电源电流均衡、关键参数估算和安全监控防护等行业难题。

 一些关键性的指标,比如涉及到电池一致性的电池成组、热管理、电流均衡,比如涉及到电池可靠性的过度充、放电、高低温特征、大电流充放、接触松动等,都做到了万无一失。

汽车设计与制造技术专家钟志华院士认为,“这个项目提出了全阶段锂离子电池均衡技术及基于RC等效电路的电池SOC估算技术,开发出新型模块化电池成组技术,并开发出高集成度、低成本车载能源系统,解决了车载动力电源系统寿命预测、SOC估算和安全防护等行业难题,并大幅提升了电池组使用寿命;在整车集成方面,提出了多级安全防护技术,有效保障了关键零部件可靠性及高压安全性。”

“他们打破国外技术封锁和垄断,获得了多项具有自主知识产权的核心技术。”汽车工程专家郭孔辉院士也十分看好这项成果;而泰山产业领军人才、潍柴动力副总裁张纪元更看到了项目在产业化上的努力,“这个项目在山东、黑龙江,新加坡、菲律宾等100余个国内外城市和国家地区进行了大规模应用,累计销售收入达80亿元。”

对于这一切,王知学并不满足。他说:“我们还在路上,需要更多努力。”

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