第五十六章:智能電池管理系統(tǒng)(五更)
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和王興華談完了電動車的事情,起身離開茶館之后,林奇就一直在思考一個問題,自己如果生產(chǎn)電動車的電池,要做成什么樣子? 和普通的電動車一樣,來一塊大電池,還是和特斯鋰電車一樣,用很多小電池組成一個電池組,然后再用多塊電池組組成了一個更大的電池組。 做成一個大電池,林奇并不擔(dān)心自己的電池質(zhì)量壞掉,從而整個電池報廢。并且做成一個大電池,從技術(shù)上來說并沒有什么難度。 做成電池組,好處是如果只有一塊電池壞了,電池管理系統(tǒng)控制的好那么對整個電池組的性能影響是很小的,如果能及時檢測出來是哪一小塊電池的問題,那么就直接更換那一小塊電池,維修的成本大大降低。 缺點(diǎn)也有不少,首先同樣的體積,做一個大電池電量肯定更大,電池組中的每個小電池都有外包裝,所以整體電池的體積就小了一些。 還有如果多個電池組成電池組,如果沒有一個好的電池管理系統(tǒng),就不能完全發(fā)揮出來多塊小電池組合起來的威力。反而可能因?yàn)槠渲须姵氐膫€體差異,導(dǎo)致電池的能力并不是1 12,而是1 1小于2。 最后林奇經(jīng)過深思熟慮之后,決定還是采用和特斯鋰一樣的解決方案。 開發(fā)一個電池管理系統(tǒng)的難度有多少,可以看網(wǎng)友在知乎上面的回答控制幾十塊電池還好,但是當(dāng)控制的電池的個數(shù)達(dá)到上千的時候,能把人逼死。 在開始寫電池管理系統(tǒng)之前,林奇仔細(xì)的思考了這個項(xiàng)目,并且詳細(xì)的分析了特斯鋰的電池管理系統(tǒng)。 特斯鋰的電池由數(shù)千塊18650型鈷酸鋰電池組成,電池的供應(yīng)商為松上。 18650電池壽命能夠支持循環(huán)充電1000次,由于單位密度的電容量大,一般用于筆記本電池。 林奇看到這些資料之后,想起來了自己的可變烯電池,循環(huán)充電次數(shù)沒有這么多只有820次,并且性能在充電800次的時候還能有96以上的性能,只有最后20次,基本是充電一次性能就下降12個百分點(diǎn)。 單位密度自不用說,是特斯鋰用的電池容量的20倍。 也就是說特斯鋰的電池組就是由很多組的筆記本電池組合在一起的。 因?yàn)楣P記本電池密度大,所以在電壓不是很均勻的時候,過高或者過低都容易發(fā)熱,如果持續(xù)發(fā)熱,可能起火。 可變烯電池沒有這么多的問題,但是這些問題林奇也都需要考慮。 所以在電池的管理系統(tǒng)里面一定要檢測到電池的溫度,然后通過其他的方式來保證電池處在合適的溫度。 據(jù)公開資料顯示,特斯鋰電池管理系統(tǒng)主要功能包括實(shí)現(xiàn)電池各種物理參數(shù)實(shí)時監(jiān)測;電池使用狀態(tài)的評估;各種情況的在線診斷與預(yù)警;充、放電與預(yù)充控制;電池的均衡管理和熱管理等。 看到這些參數(shù),林奇也受到了啟發(fā)。 特斯鋰的電池管理系統(tǒng)到底有何神奇之處?林奇查找資料,找到了一些可信的資料。 第一、電池各種物理參數(shù)的監(jiān)測 電池的物理參數(shù)一般包括電壓,電流,電池容量,充電電壓,最小放電終止電壓,最大充電終止電壓等參數(shù)。 據(jù)報道中特斯鋰在電池管理系統(tǒng)中檢測了上千多節(jié)的電池電壓,還監(jiān)控了每個單體電池的溫度,可見電源管理系統(tǒng)的復(fù)雜。 第二、電池的使用狀態(tài)評估,用于電池的使用時間,放電的電電量,溫度等狀態(tài)的評估。 第三、各種情況的在線診斷和預(yù)警 第四、電池的熱管理 18650電池對于溫度很敏感,溫度過低,電池的可用的電池容量會急劇下降,這個時候如果使用正常的充電設(shè)置,會使得電池直接電壓過充,引發(fā)短路。 如果溫度過高,電池易過熱,容易引發(fā)起火等事故。 所以特斯鋰的電源管理系統(tǒng)中的熱管理對電池的壽命和安全起到了很大的作用。 特斯鋰電動汽車采用的是液冷式熱管理系統(tǒng)。將車載電池組中的將近7000節(jié)鋰離子電池按每69節(jié)并聯(lián)為一組,再將9組串聯(lián)為一層,最后串聯(lián)堆疊11層構(gòu)成。 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的冷卻液為50水與50乙二醇混合物。冷卻管道曲折布置在電池間,冷卻液在管道內(nèi)部流動,帶走電池產(chǎn)生的熱量。冷卻管道內(nèi)部被分成四個孔道。 特斯鋰就是通過這樣的管路系統(tǒng)來進(jìn)行電池的熱管理,將電池的溫度維持在他的適宜溫度(1030c)之間,來提高電池的壽命與安全性。 看了這么多,林奇心里對于自己要開發(fā)的電池管理系統(tǒng)有了一些想法。 從檢測方面說起首先檢測所有單個電池的狀態(tài),包括電池的電量,性能,溫度,電流,電池容量,充電電壓,放電電壓,最小放電終止電壓,最大充電中止電壓等參數(shù)。 功能上面要讓所有的電池都和諧共處,合在一起能最大限度地挖掘出所有電池的性能,不因?yàn)閭€體差異而影響總的效果。 如果某一個電池壞了,系統(tǒng)要能及時發(fā)現(xiàn),在電池組里面可以及時去掉這塊電池。 如果有某塊電池發(fā)熱嚴(yán)重,那么可以不讓這塊電池放電。 當(dāng)然了也要有熱管理,不過這個不是電池管理系統(tǒng)的事情,這個需要電池外圍設(shè)備的配合。 同樣的在外圍的設(shè)備中,一定要設(shè)計(jì)出來結(jié)構(gòu)非常簡單,可以隨時插拔單個電池及簡結(jié)構(gòu)。 還要給每一塊電池都配一個發(fā)光二極管,萬一電池有問題了,能通過燈光的顏色就能判斷出來到底是哪一塊電池的問題。 哦,對了還有一個非常重要的問題,就是開發(fā)出來的電池管理系統(tǒng)要有一定的智能。 上至100000塊電池組合一起,下至單塊電池,從筆記本用的大電池,到手表或者手環(huán)用到的極小的電池。都能共用一套電池管理系統(tǒng),而不是對于每一個應(yīng)用場景都單獨(dú)的開發(fā)出來一套軟件來管理電池。 從此在關(guān)心可變烯電池生產(chǎn)之外,林奇又多了一個任務(wù),日常編寫電池管理系統(tǒng)。 不過在次期間林奇遇到了一個問題,那就是充電的問題。