解密新型電池管理技術(shù)，電池也要大數據！

如下圖(圖1和圖2)一樣，很多方形電芯和圓柱電芯(18650)并成一個(gè)模組，很多模組再并成一個(gè)pack,作為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源。網(wǎng)上有人拆解過(guò)特斯拉model S，85Kwh的電池包，7104節松下生產(chǎn)的圓柱電芯，每444節一組并聯(lián)，共16組，組間串聯(lián)，組成電池包。

馬斯特敢這么干，不一定誰(shuí)都可以這么想。首先，松下的小圓柱技術(shù)爐火純青，兼顧成本低廉和性能一致性。有笑話(huà)稱(chēng)，如果用兩臺機器去測試松下的電池，出來(lái)的曲線(xiàn)不一樣，你首先懷疑的應該是你的測試問(wèn)題。電池生產(chǎn)工藝復雜，影響電芯一致性的因素繁多，從前至后，除了材料本身的一致性之外，還有諸如配料/攪拌/涂布/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(chǎng)家還會(huì )在化成后增加分選工序，挑選出那些阻值偏移較大/自放電比較嚴重的電池。電芯一致性如果不好，會(huì )嚴重影響電池使用的壽命，縮短電池包使用年限。單體電芯在經(jīng)過(guò)很多次充放電后，因為表面SEI膜增長(cháng)/副反應增多/隔離膜孔洞被堵塞等原因，可逆容量會(huì )有所衰減，容量衰減到初始容量的80%時(shí)，將嚴重影響電動(dòng)汽車(chē)的設計功能發(fā)揮。模組中電芯如果一致性較差，使用同一電流進(jìn)行充放電時(shí)，會(huì )造成某些電池的過(guò)充或過(guò)放，這會(huì )大大縮短整體的循環(huán)壽命電池，不一致性將導致電池組內其它單體發(fā)生多米諾骨牌效應式的連鎖反應。如循環(huán)壽命1000次左右的電芯，在電池組中的實(shí)際循環(huán)次數只有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(xiàn)進(jìn)來(lái)，給所有的電池充電/記錄/截至，然后再輸出。如果電芯一致性較差，上邊所描述的那些問(wèn)題就會(huì )一一發(fā)生。再進(jìn)一步，如果我們腦洞再開(kāi)大一點(diǎn)，我在我的電池包里安裝上兩種電池，一種用于應對低速巡航時(shí)的低倍率放電工況，另一種用于應對高速急停時(shí)的高倍率放電工況。不同的電芯體系具有不同的特點(diǎn)，?？紤]的能量密度/功率密度/成本/壽命/柔性等指標也是相互沖突，如果需要在同一模組中使用不同體系電芯，搭配出一個(gè)綜合性能突出的產(chǎn)品，傳統的BMS就比較困難了。微軟覺(jué)得，這個(gè)可以這樣做：給每一個(gè)電池都加上一個(gè)充電放電管理微裝置(smart switching circuitry)，收集每個(gè)電池的充放電電壓/電流/電阻，實(shí)現智能分流調配，使每個(gè)電芯的充放電情況接近于單體電芯，最大化電芯的使用價(jià)值。這種電芯管理模式的主要難點(diǎn)在于收集到這些數據之后的分析與電流調配，微軟為之開(kāi)發(fā)了一個(gè)比較復雜的算法，并將使用這種電池管理模式的電池包為Software defined battery。

更關(guān)鍵的是，這種電池管理模式可以實(shí)現不同化學(xué)體系的混排管理。儲能方式萬(wàn)萬(wàn)千，優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)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，能夠正常工作么？微軟就此，利用SDB，進(jìn)行一個(gè)實(shí)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(tài)電池，搭配表盤(pán)下的聚合物鋰電池，可以更好的延長(cháng)待機時(shí)間，這就需要SDB更好的調控固態(tài)電池與液態(tài)電池之間的配合了。

至于這么多的充放電微裝置的引入，錢(qián)(成本)的問(wèn)題，大佬們說(shuō)“都不是事兒(We believe the BoM cost and space requirement of our SDB soluTIon will not be significant)”。以后，這個(gè)SDB系統還會(huì )連入整車(chē)物聯(lián)網(wǎng)，理解你的個(gè)人行為和用戶(hù)schedule等，服務(wù)您的出行。啊，我們電池也大數據物聯(lián)網(wǎng)起來(lái)了，洋氣。