谈电池的分析和模拟：动力电池精细化管理的起点

来源:芯片揭秘发布时间:2023-04-251927浏览

询问 AI

精彩时刻：

03:01电车电池的研发面临哪些困难？

05:39是德如何应对电车电池管理的挑战

08:37当下电车电池实际应用中最大痛点

09:50 国产车厂与国际大厂在电池管理意识上差距几何？

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揭秘电车电池：相比传统设备电池复杂在哪？

幻实（主播）：本期节目，我们邀请到是德科技电源和通用产品市场经理饶骞。专访前，听饶骞做了一些精细化电池测试和管理的知识分享，感觉打开了新的视野。

印象中，是德科技主要聚焦半导体测试设备，现在才知道你们在电池领域也有这么多的积累。请饶总给大家科普一下您在日常工作中涉及到的电池领域知识，尤其是大众还没有了解到的一些使用问题。

饶骞（嘉宾）：说来话长，实际上我们跟电池打交道大概已经有20年了。在GSM手机（中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"）的年代，还有“单电单充双电双充”的说法，电池可以从手机上取下来；但到了智能手机的阶段，电池已经不可拆卸了，而且如果不使用原厂的电池，对手机的性能和续航都会有很大影响。

幻实（主播）：那么在新能源汽车电池的方面呢？

饶骞（嘉宾）：近年新能源汽车发展起来以后，我们有很多电力电子的工程师，他们对DC-DC、 AC-DC都很熟悉；

我们在研发测试过程中，还经常会用到电源供电输入的传统测试方式。但问题在于现在新能源汽车使用的基本上都是电池，而电池的性能可能会受到充放电次数、温度、放电电流等众多因素的影响，实际使用与理论状态的差别非常大。这实际上给我们的电池管理，以及电能的转换带来很大的困难。

幻实（主播）：我们现在使用的新能源汽车上的电池和传统的手机或物联网设备的电池相比，研究过程中的挑战会在哪些方向？遇到过哪些新的问题？

饶骞（嘉宾）：如果从基本属性来说，这些都还属于锂电池；它们的区别首先在于功率的大小。新能源汽车的电池是百上千个电池以组串式连接的方式做成的，电压也不再是区区几伏，可能会达到四百伏、八百伏，甚至未来会朝更高压的方向发展。另外，它的电流也很大。毕竟汽车电池的工作场景非常复杂：猛加速，电池会大量放电，而刹车时，又会反向地充电，这是我们以往研发历程中没有遇到过的难题，再加上大家对电动车还有越来越高的续航需求，这也让我们面临更大的挑战。

是德的汽车设计与测试解决方案（图源：是德科技官网）

电池体量存在极限，性能释放从何突破？

幻实（主播）：新能源汽车会不断涌现出多维度的新需求。现在汽车电池行业发展状况如何？

饶骞（嘉宾）：现在有一些领先的汽车厂家确实在很深入地考虑电池问题。与刚起步时不同，那时我们拿到电池，接上电机，做好电池管理，以一种粗放型、整合的方式来做电动车。而现在，我们可以看到很多领先的电池厂家已经采用更精细化的管理模式，因为电池的容量已经很难进一步压榨，电机效率的提升也接近极限，这些方面的进步都是非常缓慢的过程，但用户对续航要求的提升绝不会是一个缓慢的过程。总而言之，怎样去提高电池的使用效率，是一个系统的问题；所以现在领先的厂家已经在极力地进行更为科学化、精细化的电池充放电和功耗管理，把里程数进一步地压榨出来。

幻实（主播）：那么你们会用什么样的方法来解决这个问题？

饶骞（嘉宾）：实际上是德科技在这个领域有很多积累。而我们看中的是对电车进行精细化分析的过程，也就是如何对它进行更合理的电池管理，让续航能够尽量延长。不仅如此，我们还要兼顾它的快充速度和充电安全等问题。这时我们就要考虑到在不同工况下，比如不同温度或不同充放电次数的情况下的电池状况。

具体的手段有很多，比如对电池进行更深层次的了解，建立电池模型，以及在电池模型的基础上怎样对电池性能进行更好的管理。

是德充电测试解决方案演示（图源：是德科技官网）

幻实（主播）：我觉得电池生产厂商可能也不太了解电池在各种情况下的性能状况是怎样的。

饶骞（嘉宾）：你说得对，这就是目前电车行业面临的一个问题，有些生产电池的厂商对电池的真正使用状况未必很关心。现在生产电池的厂商也有一些行业规范的测试，但它只是一种最低标准。车辆在实际使用过程中，它的功耗情况可能远远超出这些规范的要求。我们要模拟的是车辆在正常使用和极限使用情况下的功耗模型，另一方面，我们要看电池在不同状态，比如充放电一年，甚至几年后的特性。我们会把这两部分结合起来，来帮助工程师做出最佳的电池管理方案。

幻实（主播）：所以我觉得电池的使用方，尤其像主机厂，应该非常欢迎你们这样的角色来共同合作。

饶骞（嘉宾）：虽然一些大的电池厂商也意识到了这个问题，也在研发整套的电池管理方案，但是从我们的角度来看，这条路其实还是蛮漫长的。

电动交通中的电源与电池（图源：是德科技官网）

幻实（主播）：在您服务客户过程中遇到的常见问题是什么？有没有什么方便跟我们讲一讲的？

饶骞（嘉宾）：问题很多，最明显的问题就是电池的低温问题。这可能也是目前所有的电池行业都面临的共同问题。

幻实（主播）：所以电动车在北方，尤其在东北的销售一直很低迷，是有这个原因在的。

饶骞（嘉宾）：是的，即便在北京，到冬天时电动车主的抱怨也是成片的，这无法避免。不同厂家也用不同的办法来控制，所以对电池性能的了解、管理等等都需要非常细致，这也是我们进一步对电池分析、建模和模拟的最重要的出发点。

工程师眼中的“黑匣子”：如何化未知为已知？

幻实（主播）：你们服务了国际电车行业的龙头特斯拉，所以我想请您客观地讲一讲，您了解到的国内电车龙头和国际的电动车龙头，他们对于电池的态度或者思维模式有何差异？

饶骞（嘉宾）：如果这个问题是几年以前提出的，我只能说差异很大，但是现在我们发现差异已经越来越小了。

幻实（主播）：那么我们谈一谈一年以前的差异有多大？

饶骞（嘉宾）：几年以前我们普遍认为特斯拉的续航能力不错，并且它的耐久性很好；可能用户在使用3-5年之后还保有70%甚至75%的续航能力，而国内厂商可能差一些。但经过这一两年的发展，我们发现国内的一些龙头企业的确是飞速进步，在续航方面考虑得越来越精细。我们非常欣赏国内的工程师在这个领域里研发的速度，我也相信我们国内的电动车会越做越好。虽然国内电动车厂商水平参差不齐是不争的事实，但整个行业普遍还是越做越好，这是我们非常乐意看到的。

当然我们也看到国内电动车的厂商水平确实参差不齐，但是整个行业普遍还是在不断地进步，这是我们非常乐意看到的。

幻实（主播）：那最后您有没有什么想借助我们芯片揭秘这个栏目对外呼吁或者是号召的？

饶骞（嘉宾）：对于工程师来说，绿色能源电池非常重要，虽然电池对大家来说是个“黑匣子”；但我希望大家不要怕这个问题，要勇于去面对，更加深入的了解电池，了解需求，这样能够帮助我们做出真正的好产品。

幻实（主播）：在设计产品的时候才会更加游刃有余。

饶骞（嘉宾）：对我们设计的产品的性能，对我们所选用的电池，做到心中有数，就能自信地去面对原来存在的问题，进而解决问题。

幻实（主播）：既然可以把未知研究清楚，就不要茫然地走向未知。

饶骞（嘉宾）：你说得对，这很有哲理性。

幻实（主播）：而恰恰你们又可以帮助他们去探索。

饶骞（嘉宾）：这也是我们希望能够帮助大家的地方。

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里程焦虑，是新能源车主们绕不过的坎，虽然近年来电池技术一直在改进，但无论是三元聚合物锂电池，还是磷酸铁锂电池，在低温环境下都会出现性能可见的衰减，这主要是电池活性下降导致充放电性能打折所致。不管是锂电池还是其它电池，由于其应用领域的特殊性使得客户对电池的安全性能、可靠性能和循环寿命要求越来越高，因此，低成本、高效率的电池管理解决方案，安全稳定的电池产品无疑是电池厂商立足市场的关键。

2019年，我国动力电池产量累计为85.4GWh,同比累计增长21%，到2022年，这个数据来到了545.9GWh，累计同比增长148.5%。动力电池的发展同样拉动了对电池管理系统的需求。

蓄电池作为一个默默无闻的消耗品，实际上是一个非常复杂的设备，这一点在电车上体现的淋漓尽致，它涉及到测控技术、能量变换技术、功率变换技术、系统集成及制程工艺等。我们相信，电池制造厂商、电池测试技术研究机构及广大电池维护人员会积极探索快速、准确、可靠、安全的电池测试技术，不断采用节能、高效、高性能、高精度、智能化的先进测试测量设备为电池安全保驾护航。拒绝里程焦虑，从优秀的电池管理开始！

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采访 |幻实 编辑 | 阿涛审核 |超超