周鹏：PACK公司要有五维标准|汽车人的52堂必修课精选
导 师 | 华霆（合肥）动力技术有限公司董事长 周鹏
撰 文 | 轩大内容中心
前 言
电池系统不是简单的单体电池与BMS的组合，从乘用车角度来说，电池系统包括两个重要指标，比特密度和系统成本。随着动力电池能量密度的提升，电芯尺寸普遍增大，在这种情况下，我们需要做的就是让整个系统能够匹配高比特密度的电池，来保障高效、高安全性的使用。蜂窝电池的电芯之间注满导热胶，从而做到电池单体之间电隔离和热隔离，假如有一颗电芯失效，它不会波及到周边，因此不会引起连锁反应。
电池系统开发制造商，既要服务下游主机厂也要面对上游电池厂，要在夹缝中求生存，PACK公司就要对电池系统产品建立五个标准，一是安全、二是能量密度、三是充电倍率、四是寿命、五是成本。
随着新能源汽车轻量化的进步，电池系统越来越多地采用铝制材料打造，上盖也由金属材质换成了长玻纤+PP骨架和多层复合的MSC材料，辅以非关键部件的榫柳化减少成本。
除减重外，作为新能源汽车的核心部件，电池系统还有5个关键指标：安全、密度、电倍率、寿命，以及成本。
电池系统的最小单元是电芯，分为圆柱、方形和软包。高频场景中，比如出租车、网约车，适合较高循环寿命的磷酸铁锂电池；而低频场景中，需要更高密度的电池解决里程焦虑。
电池系统是电化学体系，在充电过程中会产生热量，热管理系统就显得尤其关键。首先是带走电池系统在运行过程中产生的热量带走；另外要让电池系统适应不同的冷、热极端环境。
热管理通常分为三种：首先是没有任何制冷系统的自然冷却系统；其次是带蒸发器的风冷系统；最后是当前主流的液冷系统。了解完电池系统的散热原理后，我们来分析电池管理系统——BMS。
BMS要实现的功能实是比较简单的，包括电压、电流，以及各种电气件的状态，也就是各种开关的开闭合状态汇报。BMS会跟整车的主控制器、远程监控系统做交互，把数据发送到云端，同时在本地进行备份。
BMS的算法核心
首先是SOC
SOC算法首要的难点便是针对不同的“功能需求”进行额定容量和剩余容量的定义，同时这两个参数一旦从不同的性质维度、温度维度、电池生命周期维度去观察，则可能计算出不同的SOC值。
其次是SOP
准确的SOP估计结果可以为整车系统的功率分配以及能量控制提供支持和参考，不仅能够保证车辆的运行性能，同时也保证车辆的燃油经济性。电池SOP是隐性状态量，需要通过对SOP建模来实现在线估计。
最后是SOH
如何有效的评估电池健康度SOH，不仅是计算SOC、SOP等关键参数的重要依据，同时对评判动力电池系统何时需更换、是否可降级使用，降级之后的利用价值评估等方面都有着重大的参考意义。因此在动力电池设计阶段就需要根据实际运行工况来评估电池的寿命，使电池系统尽可能的满足全生命周期的应用需求，并且只有结合实际工况的测试实验设计才可能使后续的SOH估算可执行。
由于现在大部分新能源车都有远程数据功能，收集回来的远程数据通过后台分析和仿真，可以推算出另一套电池的SOH的值，偏差在1%-4%之间。所以SOH的算法通过在线和离线的排列组合，会起到一个更好的效果。另外一个是快充算法，工作方式是通过电芯设计和电化学体系的优化来实现快充功能。
于是引出了电池系统的另一个概念：全生命安全周期，指的是电池从设计到制造、到服务、到梯次利用的整个过程中都要保证电池系统安全。体现在三个方面：被动安全、主动安全、功能安全。
很多电动汽车事故都是因为电芯缺陷，这种缺陷有两种：一种是“面”缺陷，比如说每平方厘米有多少缺陷；另外是“线”缺陷，即每单位长度有多少缺陷。
这种缺陷度导致的失效概率在全球大概是0.01个PPM，这是什么概念呢？手机电池大概是3400毫安左右，换算成0.01个PPM的话，1亿部手机大概有30-40台自燃。
降低失效有以下几方面，首先是控制电池失效模式，第二步是假设单体电池出现失效，如何保证失效不蔓延、不传播。第三是万一失效了，我们有没有足够的逃生时间，现在国标的逃生时间是五分钟。
由于汽车产业链很长，各家电池系统的产品差异化较大，在规模和定制化中间需要做出一些妥协，很多主机厂最终目的是希望电池系统变成标准模组或标准系统，电池的设计和生产就需要一个取舍，并在矛盾中找出最优方案。
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