動力電池的梯次利用 BMS技術(shù)是關(guān)鍵

　　梯次利用，說白了就是二手貨再使用，比如二手車、二手家具、二手設(shè)備，最需要確定的就是這二手貨物的殘值。一般來講二手貨物通常根據(jù)其生產(chǎn)日期或使用年限，即以時間來判斷剩余價值。但是動力電池比較特殊，僅從時間，比如出廠日期、累計使用時間這一單一數(shù)據(jù)無法判斷剩余價值，因為電池剩余價值與時間呈非線性關(guān)系，也不是時間的單一函數(shù)，還需要SOH及其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是在使用過程中由BMS（電池管理系統(tǒng)）測量計算產(chǎn)生。技術(shù)上的困難就在于此，一是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，二是數(shù)據(jù)的完整性，三是數(shù)據(jù)的可獲得性，四是數(shù)據(jù)的安全性。這幾個問題都與BMS脫不了干系，所以，動力電池的梯次利用，BMS才是關(guān)鍵。

　　首先要確定的是要重復(fù)利用到動力電池的哪種組態(tài)。單體電芯、單串（多個單體并聯(lián)）、模組（多個單串串并聯(lián)）、還是動力電池 PACK（多個模組串聯(lián)）。單體電芯和電池PACK顯然是不現(xiàn)實：單體電芯數(shù)量巨大，BMS也沒有針對單體電芯的數(shù)據(jù)記錄，再次重組需要重復(fù)匹配工作，成本上劃不來；整個PACK中每個單串電池性能可能差別較大，以PACK為單位再次利用也不合適。同理，以模組為單位也不合適，最適合的就是單串電池。

　　數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性主要針對的是SOC、SOH。這些數(shù)據(jù)模型目前并沒有一個權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)，電池模型本身雖然可以說是標(biāo)準(zhǔn)的，但是在動態(tài)應(yīng)用中，SOH等重要數(shù)據(jù)的算法是每家不同，有的是常規(guī)算法，有的號稱是獨門絕技，沒有哪一個算法可以稱得上是公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，可能也有廠家的算法相當(dāng)準(zhǔn)確，但是出于企業(yè)競爭的原因，不可能公開發(fā)布，這就只能靠市場、靠時間檢驗成為實際標(biāo)準(zhǔn)?；蛘呤怯袑I(yè)機(jī)構(gòu)研發(fā)出一個準(zhǔn)確的算法，集成到專用IC中，以標(biāo)準(zhǔn)硬件的方式給BMS 廠家使用。總之，就目前看來，解決數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題只能靠時間演變，要么是BMS廠家經(jīng)過競爭，數(shù)量銳減，只有那么幾家相對壟斷整個市場，要么是以標(biāo)準(zhǔn)硬件形式由眾多BMS廠家使用，目前這種各自為算沒有標(biāo)準(zhǔn)的局面無法滿足全面的動力電池梯次利用。

　　數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)按時間劃分為兩部分，一是出廠原始數(shù)據(jù)，主要有標(biāo)稱電壓、容量、循環(huán)壽命；二是使用過程中的重要數(shù)據(jù)，主要是累計放電量，深度放電次數(shù)，SOC、SOH、靜態(tài)端電壓與 SOC對應(yīng)曲線等。累計放電量、深度放電次數(shù)和靜態(tài)端電壓與SOC對應(yīng)曲線這些數(shù)據(jù)目前大部分BMS產(chǎn)品都未有記錄，這些數(shù)據(jù)在電池組殘值計算中必不可少，而且其中靜態(tài)端電壓與SOC對應(yīng)曲線對電池再成組具有重要意義，可以在SOH數(shù)據(jù)匹配的基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮小電池組中單串的不一致性，降低退役電池分類成組成本，提高新電池組的壽命。動力電池要想梯次利用，必須要對BMS制定數(shù)據(jù)記錄標(biāo)準(zhǔn)。

　　數(shù)據(jù)的可獲得性涉及到BMS的功能和架構(gòu)。電池組退役，所有者權(quán)益轉(zhuǎn)移給梯次利用廠家時，新的用戶如何獲得這些數(shù)據(jù)？一個方法是BMS（或整車）帶有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸功能（一般是無線傳輸），將數(shù)據(jù)不斷存儲到云端，新用戶從云端讀到這個數(shù)據(jù)。一個方法是數(shù)據(jù)刷新存儲都在電池組本地，隨電池組一起交給新用戶。這涉及到BMS的架構(gòu)。現(xiàn)在BMS的架構(gòu)主要有集中式和分布式，分布式在實際應(yīng)用中因為成本問題多采用半分布式，實際上是一種二級集中式，即幾個單串電池串接組成一個模組，模組上的管控電路單元就相當(dāng)于一個小型的集中式BMS，數(shù)據(jù)通過總線傳給最后的總控制器。集中式的BMS顯然不能滿足要求，除了成本，因為電池需要重新成組，新PACK的電壓、串?dāng)?shù)、容量可能都會改變，老的BMS基本無法再用，數(shù)據(jù)讀出來要和單串電池一一對應(yīng)，顯然會增加數(shù)據(jù)與電池再次映射的工作內(nèi)容。半分布式的BMS也存在電池模組要被拆散的問題無法利用。分布式的BMS可以將數(shù)據(jù)分別存儲到CSC（單體管理單元）和BMU（電池管理控制器），CSC隨單串電池轉(zhuǎn)移給新用戶，新用戶按通訊協(xié)議從CSC讀出數(shù)據(jù)，重組之后單串電池數(shù)據(jù)無需改動。增加功能和規(guī)范架構(gòu)兩種方法看起來都會增加BMS的成本，遠(yuǎn)程傳輸功能對BMS的限制較小，而采用本地存儲讀取需要BMS架構(gòu)為分布式，CSC成為一個標(biāo)準(zhǔn)部件，BMU和CSC的通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

　　數(shù)據(jù)的安全性主要是防止有人非法篡改偽造數(shù)據(jù)，將回收電池提高等級，謀取不當(dāng)利益。采用云存儲是個好辦法，因為SOH、累計放電量、深度放電次數(shù)等數(shù)據(jù)都是單向變化的，有歷史記錄而不是最終記錄可以有效防止數(shù)據(jù)被篡改，當(dāng)然前提是云存儲本身的安全性。BMS軟件中加入保護(hù)數(shù)據(jù)單向記錄的程序也可以達(dá)到這個功能，這樣不用云端，本地存儲讀取就可以。

　　綜上所述，電動汽車動力電池要想在全國范圍內(nèi)做好梯次利用，BMS產(chǎn)品是關(guān)鍵所在，而目前BMS產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)只有一個QC/T897-2011電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件，2011年的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不完全適用于現(xiàn)在的新情況，新的內(nèi)容、新的規(guī)則要迅速建立，才能保證產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展，持續(xù)繁榮。