解密新型電池管理技術,電池也要大數據!
發布時間:2016-08-10 責任編輯:susan
【導讀】消(xiao)費(fei)類(lei)電(dian)芯(xin),因(yin)為(wei)用(yong)電(dian)器(qi)件(jian)需(xu)要(yao)電(dian)量(liang)相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao),單(dan)體(ti)電(dian)芯(xin)的(de)電(dian)量(liang)輸(shu)出(chu)基(ji)本(ben)就(jiu)能(neng)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu),所(suo)以(yi)很(hen)少(shao)需(xu)要(yao)幾(ji)個(ge)電(dian)芯(xin)一(yi)起(qi)配(pei)合(he)使(shi)用(yong)。單(dan)體(ti)電(dian)芯(xin)電(dian)量(liang)小(xiao),遇(yu)到(dao)電(dian)量(liang)輸(shu)出(chu)較(jiao)高(gao)的(de)使(shi)用(yong)場(chang)合(he),比(bi)如(ru)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)和(he)儲(chu)能(neng)等(deng),就(jiu)需(xu)要(yao)很(hen)多(duo)電(dian)芯(xin)進(jin)行(xing)串(chuan)並(bing)聯(lian),獲(huo)得(de)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)/輸出電量/輸出電流/輸出功率等。
如下圖(圖1和圖2)一樣,很多方形電芯和圓柱電芯(18650)並成一個模組,很多模組再並成一個pack,作為電動汽車的動力來源。網上有人拆解過特斯拉model S,85Kwh的電池包,7104節鬆下生產的圓柱電芯,每444節一組並聯,共16組,組間串聯,組成電池包。

馬(ma)斯(si)特(te)敢(gan)這(zhe)麼(me)幹(gan),不(bu)一(yi)定(ding)誰(shui)都(dou)可(ke)以(yi)這(zhe)麼(me)想(xiang)。首(shou)先(xian),鬆(song)下(xia)的(de)小(xiao)圓(yuan)柱(zhu)技(ji)術(shu)爐(lu)火(huo)純(chun)青(qing),兼(jian)顧(gu)成(cheng)本(ben)低(di)廉(lian)和(he)性(xing)能(neng)一(yi)致(zhi)性(xing)。有(you)笑(xiao)話(hua)稱(cheng),如(ru)果(guo)用(yong)兩(liang)台(tai)機(ji)器(qi)去(qu)測(ce)試(shi)鬆(song)下(xia)的(de)電(dian)池(chi),出(chu)來(lai)的(de)曲(qu)線(xian)不(bu)一(yi)樣(yang),你(ni)首(shou)先(xian)懷(huai)疑(yi)的(de)應(ying)該(gai)是(shi)你(ni)的(de)測(ce)試(shi)問(wen)題(ti)。電(dian)池(chi)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)複(fu)雜(za),影(ying)響(xiang)電(dian)芯(xin)一(yi)致(zhi)性(xing)的(de)因(yin)素(su)繁(fan)多(duo),從(cong)前(qian)至(zhi)後(hou),除(chu)了(le)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)之(zhi)外(wai),還(hai)有(you)諸(zhu)如(ru)配(pei)料(liao)/攪拌/塗布/冷壓/分條/卷繞/注液/化成等。為了提高電池出貨一致性,電池廠家還會在化成後增加分選工序,挑選出那些阻值偏移較大/自zi放fang電dian比bi較jiao嚴yan重zhong的de電dian池chi。電dian芯xin一yi致zhi性xing如ru果guo不bu好hao,會hui嚴yan重zhong影ying響xiang電dian池chi使shi用yong的de壽shou命ming,縮suo短duan電dian池chi包bao使shi用yong年nian限xian。單dan體ti電dian芯xin在zai經jing過guo很hen多duo次ci充chong放fang電dian後hou,因yin為wei表biao麵mianSEI膜增長/副反應增多/隔離膜孔洞被堵塞等原因,可逆容量會有所衰減,容量衰減到初始容量的80%shi,jiangyanzhongyingxiangdiandongqichedeshejigongnengfahui。mozuzhongdianxinruguoyizhixingjiaocha,shiyongtongyidianliujinxingchongfangdianshi,huizaochengmouxiedianchideguochonghuoguofang,zhehuidadasuoduanzhengtidexunhuanshoumingdianchi,buyizhixingjiangdaozhi電池組內其它單體發生多米諾骨牌效應式的連鎖反應。如循環壽命1000次左右的電芯,在電池組中的實際循環次數隻有200次左右。但是,如果電芯一致性就是不好,成組還能用不?

傳統的BMS肯定是拒絕的,但是如果是SDB(software defined battery)就不一定了。傳統的BMS一根充電線進來,給所有的電池充電/記錄/截jie至zhi,然ran後hou再zai輸shu出chu。如ru果guo電dian芯xin一yi致zhi性xing較jiao差cha,上shang邊bian所suo描miao述shu的de那na些xie問wen題ti就jiu會hui一yi一yi發fa生sheng。再zai進jin一yi步bu,如ru果guo我wo們men腦nao洞dong再zai開kai大da一yi點dian,我wo在zai我wo的de電dian池chi包bao裏li安an裝zhuang上shang兩liang種zhong電dian池chi,一yi種zhong用yong於yu應ying對dui低di速su巡xun航hang時shi的de低di倍bei率lv放fang電dian工gong況kuang,另ling一yi種zhong用yong於yu應ying對dui高gao速su急ji停ting時shi的de高gao倍bei率lv放fang電dian工gong況kuang。不bu同tong的de電dian芯xin體ti係xi具ju有you不bu同tong的de特te點dian,常chang考kao慮lv的de能neng量liang密mi度du/功率密度/成本/壽命/柔性等指標也是相互衝突,如果需要在同一模組中使用不同體係電芯,搭配出一個綜合性能突出的產品,傳統的BMS就比較困難了。微軟覺得,這個可以這樣做:給每一個電池都加上一個充電放電管理微裝置(smart switching circuitry),收集每個電池的充放電電壓/電流/dianzu,shixianzhinengfenliutiaopei,shimeigedianxindechongfangdianqingkuangjiejinyudantidianxin,zuidahuadianxindeshiyongjiazhi。zhezhongdianxinguanlimoshidezhuyaonandianzaiyushoujidaozhexieshujuzhihoudefenxiyudianliutiaopei,weiruanweizhikaifaleyigebijiaofuzadesuanfa,bingjiangshiyongzhezhongdianchiguanlimoshidedianchibaoweiSoftware defined battery。

更關鍵的是,這種電池管理模式可以實現不同化學體係的混排管理。儲能方式萬萬千,優點缺點不盡同。不同的電壓/不同的電阻/不同的充放電倍率,這些電池組合在一起,能夠正常工作麼?微軟就此,利用SDB,進行一個實驗,得到了良好結果(Battery Management for 2-in-1s)。還有,在智能手表中,利用表帶可以裝配柔性的固態電池,搭配表盤下的聚合物鋰電池,可以更好的延長待機時間,這就需要SDB更好的調控固態電池與液態電池之間的配合了。

至於這麼多的充放電微裝置的引入,錢(成本)的問題,大佬們說“都不是事兒(We believe the BoM cost and space requirement of our SDB solution will not be significant)”。以後,這個SDB係統還會連入整車物聯網,理解你的個人行為和用戶schedule等,服務您的出行。啊,我們電池也大數據物聯網起來了,洋氣。
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