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BMS專家林健:國內外博彩App平台管理係統核心技術發展現狀——第八屆中國汽車產業峰會現場實錄

2019-07-16  來自: 博彩App平台 瀏覽次數:625

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大家下午好,我演講的題目是國內外博彩App平台管理係統核心技術發展現狀。博彩App平台管理係統範圍較大,所以我們拿重 點來講,我講的和大家平時在網上看的有點不一樣,網上經常排名,中國BMS頭十名、頭二十名,他們是根據市場的客戶排名,我主要是根據技術來講差異。我大概講這樣一些,講我們自己做的BMS係統,講國產的BMS問題在哪裏,講核心技術,以及國內外BMS算法的評估。

這是我曾經做過的一些係統,di一輛車是福特的翼虎,這是美國的di一輛混合動力車,基本上是豐田的技術。後來我去了通用,主持了雪佛蘭沃蘭達的BMS係統。我們把這個磷酸鐵鋰博彩App平台算法難關攻克了,用在了Spark上。還有就是凱迪拉克,跟沃蘭達差不多。為什麼讓我主持通用的BMS係統,因為我們在算法上有很大的突破,實現了對博彩App平台參數的實時在線估算,也就是說我們能夠實時在線估算博彩App平台的SOC、SOP和SOH。為什麼要實施在線估算,實施在線估算的好處在哪裏。di一個,就是能夠jing地估算出博彩App平台的動態特性。第二個,它有強大的糾錯能力。第三個,因為是實時在線估算,所以它的估算精度與老化沒有關係。因為我們知道博彩App平台老化之後,估算精度一般都有問題,我們實時在線估算,實時估算博彩App平台的參數,跟老化沒有什麼關係。

這個東西對於中國的博彩App平台來說還有另外的好處,就是極 大地簡化了定標工作,因為中國的博彩App平台一致性略差一點,所以你搞列表就有點不靠譜,參數列表都沒有什麼大的意思,因為你不可能把所有的參數都記住。我又去了美國的三大公司之一克萊斯勒,上麵的兩輛PHEV不算我做的,但是我去了以後,這兩輛車出了很大的問題,我把它的算法改了。下麵這一輛是克萊斯勒的di一輛量產的純電動車,菲亞特500e。下麵這是中國正在做的一輛車,漢騰。

中國的BMS我們經常看到有些什麼事故,五洲龍電動大巴起火,原因BMS失效。上海電動公交自燃,通風不夠,博彩App平台過熱。說明什麼問題,BMS存在很大的問題, BMS失效,相當於一個人腦死亡,它能不出事故嗎,熱管理也是,實際上熱管理並不是很難,博彩App平台過熱,這個是不應該發生的事情,不能沒有保護。我看到網上寫,有的網友說,一過收費站,一加速SOC急劇下降,。有一些南方車主也發現,SOC突然從80%跳到98%,或者100%,充電充不滿。還有行駛三個月,EV裏程從70公裏一下掉到40公裏,說明什麼問題,di一個,它的博彩App平台的狀態估算肯定有問題。第二個,均衡肯定出問題了,如果博彩App平台沒有問題,裏程為什麼會突然下降,肯定是這一點出問題了。

所以我們說一個完整的BMS,需要有jing的SOC、SOP和SOH的估算,要有有效的動態均衡控製策略,還需要有容錯、糾錯機製。BMS的核心技術是博彩App平台狀態的估算策略。對於估算策略,從控製的角度來說有一個標準,這個標準就是高精度和糾錯能力。這就是我總結的一些國內外BMS算法的現狀,要看國外的供應商,它的SOC的誤差一般在5%到8%左右,我們現在可以做到多少,對於三元鋰博彩App平台,可以做到小於3%,這是完全可以做到的。並且實際上當年我們在做沃蘭達的時候,專門收集了一些工況,原來使得我們的算法有可能出問題,或者是SOC也有可能偏大,我們把工況拿來仿真,確認我們的估算SOC確實在3%以下。

國產的基本上大於20%,下麵我要講為什麼肯定大於20%。國外的算法都是希望能夠實時估算SOC,希望能夠實時糾錯。但是希望是希望,有些可以做出來,有些情況下做不出來。比如說國外的許多供應商,他們都是通過大量的工況實驗,把博彩App平台的參數列一個表,比方說電阻電容列出來,根據基爾霍夫定律算出來VOC應該等於多少。這個算法問題出在哪裏,其實我在克萊斯勒的時候,有一個供應商跟我們說,所有的歐洲工況標準都通過了,我說你這個算法有問題,問題在哪裏,當電流一大的時候,你的算法就不工作了。我給了他一個工況,他果然發現不工作了。那個表對於小電流來說工作比較好,對於大電流來說表是有問題的。

對於舊博彩App平台,國外供應商怎麼做,因為阻抗變了,所以他們需要做實時在線的評估,這樣相當於阻抗,可是總的阻抗變了,你不等於知道了是不是內組變了,也有可能是別的變了。它有一定的糾錯能力,可是誤差比較大,而且標定的工作量很大,尤其我見過幾個供應商的BMS,在零下20度的時候,誤差甚至達到了100%,前兩年的時候,2014年初北美天氣非常寒冷,零下20多度,我們車廠,他們把車子一啟動,車子就進入龜速的狀態,一查功率,博彩App平台是嶄新的博彩App平台,跟新博彩App平台相比小了一半,我們找供應商,你的誤差太大了,根本不可容忍。SOH誤差也是比較大,一般在10%左右。

我們現在可以做到什麼程度,對於不管是新博彩App平台還是舊博彩App平台,沒有表可以查,都是在線估算算出來的,第二,糾錯能力很強,因為是在線的,所以有很強的糾錯能力,可以直接計算出Voc來,標定也特別簡單,特別適合於一致性不太好的博彩App平台。控製策略必須很jing,這是我們做在線實時估算的優勢,我們可以把它的內阻、雙電層電容、電荷轉移電阻、擴散電壓、遲滯電壓等算出來。這就是我前麵講的,簡化了標定工作,標定非常少。老化以後精度不受影響。下麵來證明這個事情,這是一個磷酸鐵鋰的例子。紅色是我們估算出來的SOC,綠色是算出來的SOC,藍線是真正的SOC曲線。我們有意讓真正的起點錯掉,真正的90%,我們讓起點在70%,為什麼要這樣選法,因為磷酸鐵鋰這個博彩App平台在70%到95%的區間,它的電壓隻變化兩到三個毫伏,可是這是我們2008年做的,那個時候的精度大概有3到4個毫伏的誤差。所以要做這個東西,實際上是比較困難的,我們檢測精度都不夠,我們故意把起點搞錯掉,看能不能糾正過來。所以我們看紅線,它迅速的能夠跳到正確的位置。

大家看這個地方,變開了一點,SOC誤差變大了,大概將近4%的誤差。為什麼這個地方SOC會變大了,因為磷酸鐵鋰的電子還有一個特點,在SOC從40%到50%的時候,它的電壓隻變化一個毫伏,所以我們這個地方誤差就開始變大了一點。這是我們一個很好的例子,證明我們糾錯能力很強的一個例子。

為什麼我們需要糾錯呢,因為我們知道磷酸鐵鋰有一個電壓叫做滯回電壓。怎麼回事兒呢?一般我們在國內做安時積分的時候,前麵需要一個OCV,確定起始的SOC。磷酸鐵鋰博彩App平台有點奇怪,奇怪在哪裏,剛才科力遠也講了,他們用的鎳氫博彩App平台,鎳氫博彩App平台跟磷酸鐵鋰博彩App平台有一個相似的地方,就是下行的OCV和SOC的曲線,和上行的OCV、SOC曲線兩個不重合,中間有一個差值,這個差多少,30毫伏。如果從中間線來看,中間線上麵到下麵,差15個毫伏。這對於博彩App平台來說沒有關係,大概差3個百分點。但是對於磷酸鐵鋰,對於鎳氫博彩App平台來說,這個是致命的,因為我們剛剛說,SOC在40%到50%的區間,電壓隻變化一個毫伏,你變化了15個毫伏,誤差就大了。而且SOC70%到95%也有這個問題,隻變化兩三個毫伏,但是你可以變化15個毫伏,這就完全錯了。

第二點,對於磷酸鐵鋰來說,OCV的起點很難確定,比如SOC是45%的時候,用OCV找起始的SOC,有可能找錯了,變化隻有一個毫伏,但是檢測的精度3到4個毫伏。還有一個更重要的,不僅對於磷酸鐵鋰博彩App平台,對於別的博彩App平台也是一樣的,安時積分誤差大。我們再看這個表,我剛才說了,對於安時積分來說,它的誤差可以高達20%,很多人不相信,你要是問國內生產這個BMS的前20名,他們都說我們的誤差小於5%,他們用的都是安時積分,下麵我們舉一個例子來看。

這是我們在實際測量的一個工況,這個工況我們采樣的頻率100赫茲,綠顏色的是電流變換,藍顏色的是安時積分,紅顏色的是我們估算出來的SOC。我們通過靜置了一個小時,把真正的開路電壓找出來,通過找出真正的開路電壓,可以找出真正的SOC,這個SOC是多少,52.5%,我們估算的是52.19%,就是我們的誤差大概在0.3%的樣子。如果是利用安時積分算出來的SOC是34%,兩個誤差則達到了18%。所以這個例子說明,安時積分的誤差可以高達18%,這個是在什麼條件下知道的,di一,我們準確知道起點。第二,我們非常jing的知道它的安時容量,當電流比較小的時候,紅線和藍線幾乎是重合的,隻有當電流突然一下子加大,加大到250多安培的時候,安時積分就偏差了。

有人就說了,你這個東西隻是一個特例,不嚴謹。實際上隻有一個特例就行了,證明你誤差可以有這麼大,實際上如果安時容量再稍微有一點誤差,你的整個的SOC誤差就超過20%了。還有人說,我沒有見過這麼大的SOC誤差,也可能是沒有見到過,為什麼,你如果用安時積分,永遠都見不到,因為即使有了誤差,你也見不到,因為沒有一個參考值。我為什麼說沒有參考值,當你開車的時候,如果發現了SOC等於34%,你如果按照國標,把博彩App平台給我放光,把電全部放光,你就知道真正的SOC等於多少。但是你不能在半路上把電放光,所以它顯示什麼值,你就必須得相信,所以你永遠看不到SOC到底應該是多少。

對於剛才的工況。我們再改一下如果起點不是90%,把它改成80%,同時我把安時容量縮減20%,目的是什麼呢,因為我們知道如果安時容量衰減20%,博彩App平台就到壽命了。如果精度仍然保持不變,我們就可以說,我們的精度終身保持不變。大家看這個圖,我們估算紅線的SOC是51.9%,誤差大概是0.6%,和0.3%幾乎是一樣的,所以用我們的算法SOC精度保持不變,和安時容量基本上沒有關係。可是如果用安時積分,那就差的很遠了。所以說我們的控製策略有這樣幾個優勢,di一,高精度。第二,很強的糾錯能力,與起始的SOC無關,與安時容量無關,在整個博彩App平台周期內,精度保持不變。

為什麼我們用這個例子?國標上麵寫了SOC誤差小於10%就可以了,這是行業的標準。這個標準有一個很大的問題,我們看它是怎麼給工況的。這是國標給的時間zui長的兩個工況,一個是80秒,一個是90秒。國標說,你任意選一個工況,連續循環10次,來檢查你的SOC,連續循環10次有什麼問題,首先我們看曲線全部是筆直的曲線,就是手畫的,根本不是實際的工況。第二個zui長的90秒,你循環10次是多少秒,900秒,多長時間,15分鍾。15分鍾SOC變化多少,不到10%,這說明什麼問題,假設你電流傳感器完全弄錯了,測量永遠都是零,你的BMS都可以過國標。SOC不變,但是整個變化小於10%,隻要你不是太爛,完全不靠譜,你的BMS精度肯定可以通過國標。所以我們說國標給的工況來驗證SOC精度,完全沒有意義。

再一個精度驗證方法,國標要求要把電量全部放光來驗證,這當然是一個方法,但是這個方法沒有任何實際意義,因為你在路上不可能把電放光。另外,國標還有一個問題,我們做安時積分,需要用到一個表,這個表就是開路電壓和SOC關係的表,可是國標從頭到尾沒有提到這個關係。我在想,靠這樣的國標,怎麼樣才能提高我們的BMS水平,沒有辦法提高。生產的車再多,國家給的補貼再多,那也隻是低水平的重複。大家現在做BMS做都做不贏,做一個賣一個,根本不需要提高水平,所以我說彎道超車永遠都隻是一個夢。

下麵我們來看,我們國家做BMS的算法和國外大概差距有多大,從研發方麵來講,GM在2008年有了磷酸鐵鋰的算法。國內我查了一下資料,大概2009年開始,有很多文章,就開始談論磷酸鐵鋰的SOC估算,但是到現在為止沒有一個能夠實際應用,為什麼?di一個,它缺了一項,就是我前麵講的滯回電壓,所以它的模型是不夠準的,差了一項,差了一個物理量,物理模型有問題。第二個,所有的有關於SOC的文章,都沒有講到一個很重要的東西-糾錯,都隻是講精度,沒有講如果我的起點錯了,如果我的容量有點誤差,如果我的安時容量有點誤差,我能不能保持這個精度,沒有人談這個事情。可是這個在我們做汽車方行業,這些都是真實存在的,電流不可能100%準,容量不可能100%準,起點也不可能永遠保持準的。遇到這種情況我們怎麼辦?如果查我們國家大專院校寫的文章,就沒有人談這個事情。完全不考慮出錯,怎麼能上車?

2009年,GM在沃蘭達上麵實現了對安時容量實時在線估算,今年我參加了幾個活動,有一些很著名的學校和著名的單位提到,我們現在在線估算有困難,要等兩年,用大數據估算。其實大數據估算也是一個統計的,對於某一個車來說,對於某一個博彩App平台組來說,大數據還是算不出來的。

我們在2011年的時候,已經成功地將這個算法的運算量減少了10倍,用很便宜的CPU就可以實現整個算法的估算。國內現在看一些文章,說運算量太大,我們現在用不了。2012年的時候,我們成功實現了對整個博彩App平台包狀態的估算,國內我看了一篇文章,很著名的高校在2013年就提出來了,用開路電壓來比較SOC,估算SOC,但是整個磷酸鐵鋰博彩App平台,我們隻要看Voc差幾個毫伏就可以了,但是我們知道,差一個毫伏可能差10%,差兩個可能差20%。所以你光比較Voc不比較SOC,這個裏麵問題很大,文章裏麵從頭到尾沒有一個SOC的圖。所以從這裏我們可以看出來,實際上國內國外起點都差不了一兩年,可是經過了四五年、五六年之後,我們可以發現差距越來越大。

國內外對於測試的要求,差距也是很大的,像國標,他說我們隻要測兩個點,一個點選在SOC,高於80%。另外一個點選在SOC小於30%,如果在這兩個點SOC的誤差小於10%,就算是通過了,在美國我們怎麼做的,是找工況,工況一直從100%一直放,放到什麼時候,放到電壓接觸到了你的zui低的允許的電壓。像一般美國博彩App平台zui低電壓定義在2.7伏,我們一直放,放到2.7伏停下來。那個時候SOC隻有1%左右。

就工況來說,剛才給你們看了兩個例子,用手畫的線,這個東西實際上根本找不著。可是在美國,美國把所有的工況,有可能出問題的工況全部搜集起來,建立一個數據庫,然後對算法進行仿真。像當時沃蘭達收集了四五十個工況,這是有可能導致問題的工況,一l有可能使SOC發生偏差的工況,我們全收集起來,大概四五十個。我們都是下午下班之前,讓計算機自己連夜進行運算,第二天早上,我們工作的時候,大家都坐在一起來看SOC的誤差是多少,都是這樣確定的,所以跟國內手畫的直線差別很大。

前麵講的SOC,現在講SOP和SOH,SOH國內一般都是用查表,比如電壓低於3.3伏3.2伏,把電流限製一下,低於多少伏再限製一下,低於3.0伏就斷了。老化有兩個方法,一個方法就是我前麵提到的,想用大數據估算或者安時用量。還有一個方法,建立一個數學模型,這個模型可以說是一個計算公式,當有很多的老化數據的時候,根據這個數據找出老化的係數。這個東西有一個問題,因為這個老化,得到的公式實際上是一個統計數據,不代表一個博彩App平台老化過程,就比方說我們說我們中國人的平均壽命,假如說是80歲,但是具體到某一個人,你能活多少歲,正好80歲就沒了嗎?也不一定,有可能70歲就沒了。所以通過大數據得到了一個模型,隻是一個統計模型,它不代表某一個個例的實際情況。所以我們說對於某一個博彩App平台包來說,這個安時容量如果用模型來估算它的壽命,有很大的問題。我曾經看過一個國外的很著名的廠家他做的4季工況實驗,一個人開車上下班,買東西一個實驗,連續模擬春夏秋冬四季,大概做了半年多,把博彩App平台包做老化了。他做一段時間,把它的參數測驗,做一段時間,把參數測一遍,我們做完之後,他把它的電阻給我們看,有的隨著博彩App平台老化,電阻是往上走的,有的是平的,不變,有的先往下,後往上,還有的是先往上,後往下,什麼情況都有,根本沒有統計規律。所以如果拿一個統計規律的東西,來確定某一個博彩App平台它的特性,這個東西就不靠譜了。

我們現在可以做到什麼程度,這是我們動態估算的例子。zui上麵的是電流的變化,中間是電壓的變化,下麵的圖就是車子開開停停,停的時間,任意的一個工況,看我們在線估算的能力。這是一個40安時的博彩App平台,可以看到開始是40安時,在估算過程中安時容量有一定的抖動,但是zui大的是多少,是0.7個安時,zui後我們算出來誤差是2%。光有這個還不夠,因為它隻能證明知道安時容量可以估得很準,另外一個實驗,假設起始容量我們不知道,可能不是40安時,而是30安時,它慢慢的接近40安時了。為什麼沒有一步跳到40安時,因為我們限製了它的步長,每次隻能跳5%,就是兩個安時,跳了幾步才可以跳上去,要不然是一步跳上去。從這個實驗可以看出來,我們說在線估算是有糾錯能力的。

另外一個,剛才從30安時開始,假設容量還是不知道,它的起始是50安時,我們看它跳幾步之後,也跳到40安時了,說明我們從兩個方向都具有很強的糾錯能力。zui後我們要講一下為什麼要估算SOP,我上個月參加一個會議,很多人就在講,我們需要一級防護、二級防護,要保護博彩App平台。但是有可能使車在高速公路上就掛了。很危險。後來我實在有點忍不住,我跟他們說,這些保護都是需要的,但是保護是備而不用的。如果你用了保護,說明你的東西出問題了。我們為什麼需要用SOP,有兩個作用,di一個限製功率,保護博彩App平台。第二個,充分發揮博彩App平台的潛力,比方說很多國產的車,BMS為了保護博彩App平台,明明博彩App平台可以輸出50千瓦,你隻讓它輸出40千瓦,是保護了博彩App平台,可是犧牲了10千瓦,這10千瓦對於你的動力性能來說就是很重要的。充電也是一樣,假如說當你刹車的時候,能量回收的時候,它可以吸收50千瓦的功率,你隻讓吸收40千瓦的功率,你的效率就要降低,所以jing的SOP也是很重要的。這是一個實例,我們稍微看一下,當時估算的SOC是10%,我們測了三個電壓,一個是zui大的電壓,一個是平均電壓,一個是zui低電壓。車在路上熄火了,我們zui低電壓是2.7伏。它低於這個電壓,我們車立刻就停車了。保護電路工作了。下麵看靜置之後,均衡性有沒有問題,我們看zui高和zui低電壓,對應的SOC誤差1.5%,我們說這個博彩App平台是均衡的,隻不過到了zui後它承受不了,有一個博彩App平台突然電壓掉下去了。這個就是我們計算出來的SOP,我們在這個地方可以看出來,突然加速,它超過了我們設定的線(SOP),所以車停住了。

下麵我們再講一個修複均衡的例子,這個就是前麵我講的兩輛車,一開始不是我做的,我是過去修正它的算法的。因為這兩輛車,SOC誤差很大,我把算法一改,zui後開了一段時間以後,SOC不均衡從45%下降到3%,說明我們的均衡非常有效。由於時間關係,就講到這裏,謝謝大家。


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