日前，全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)公布了《電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》的征求意見(jiàn)稿。筆者希望給文件起草單位提出一些建議，限于篇幅，僅對(duì)SOC和SOP簡(jiǎn)稱SOX進(jìn)行分享。

2011年的QCT897問(wèn)題在哪里?

大家了解這個(gè)技術(shù)條件簡(jiǎn)稱QCT897。并且最初是2011年公布的。我們了解它不是一個(gè)國(guó)標(biāo)，只是一個(gè)參考。但是幾乎所有OEM都要求BMS能夠通過(guò)它。技術(shù)條件有14頁(yè)，其中有7頁(yè)講的都是如何驗(yàn)證SOC的精度，這說(shuō)明SOC精度在BMS中占了比較重要的份量，非常重視。

2016年五月我在網(wǎng)上曾經(jīng)發(fā)表了一篇文章，《電池管理系統(tǒng)技術(shù)國(guó)標(biāo)是時(shí)候修改了》，表達(dá)了一些看法：

首先是驗(yàn)證SOC的工況，大家看過(guò)實(shí)際的電壓和電流的變化都了解不可能是直線。所以，與實(shí)際工況差的非常遠(yuǎn)。

第二，最長(zhǎng)的工況只有90秒，持續(xù)允許10個(gè)循環(huán)，900秒才15分鐘，時(shí)間太短了。最要命的在哪里？在整個(gè)15分鐘中，SOC變化只有9%多，對(duì)SOC精度要求是多少？精度要求要小于10%。也就是說(shuō)，就算傳感器根本不動(dòng)，不工作，SOC起點(diǎn)和終點(diǎn)相同的都可以達(dá)標(biāo)，這個(gè)驗(yàn)證沒(méi)有意義。從某種意義上來(lái)說(shuō)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有什么用。

此外，我們了解BMS的核心是狀態(tài)估計(jì)。它涉及到至少三個(gè)問(wèn)題：SOC、SOP、SOH，但是這個(gè)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)里面只提了SOC其他的沒(méi)有涉及。我們了解有關(guān)BMS，SOC里面有一個(gè)很重要的是OCV與SOC的關(guān)系，這個(gè)國(guó)標(biāo)里面也沒(méi)有涉及，這個(gè)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)很多細(xì)節(jié)較欠缺。

國(guó)外的比較一下，國(guó)標(biāo)只測(cè)兩個(gè)點(diǎn)：一個(gè)是80%，一個(gè)是30%，在這兩個(gè)點(diǎn)測(cè)精度。而國(guó)外把電池充100%一直放到差不多0%，也就是說(shuō)當(dāng)電壓達(dá)到了最低值時(shí)才停下來(lái)，不管是BEV也好，還是PHEV或者HEV，要求你從100%到0%都必須工作正常，誤差都不能超過(guò)一定的值，而不是只要2個(gè)點(diǎn)。我們了解，HEV工作的狀態(tài)在哪里？國(guó)外在20%左右，國(guó)內(nèi)稍微高點(diǎn)，只測(cè)這兩個(gè)點(diǎn)，HEV就不管了？所以有很大的問(wèn)題。

SOC工況，國(guó)標(biāo)手畫(huà)的線，美國(guó)通用是用各種復(fù)雜的工況也就是有可能使SOC估算失效的工況，來(lái)驗(yàn)證。新的算法來(lái)了，調(diào)出這些工況，馬上了解新算法能不能過(guò)關(guān)。

時(shí)間上來(lái)講，國(guó)標(biāo)15分鐘，國(guó)外是要求從100%到0%。時(shí)間用最少要1個(gè)小時(shí)，美國(guó)通用汽車公司曾經(jīng)用為了驗(yàn)證我的算法，在充放電柜上持續(xù)運(yùn)行了7小時(shí)的工況。其目的之一就是要看算法是否對(duì)安時(shí)積分的累積誤差有沒(méi)有糾錯(cuò)能力。

新國(guó)標(biāo)征求意見(jiàn)稿SOC的問(wèn)題

下面看一下新國(guó)標(biāo)征求意見(jiàn)稿的問(wèn)題。首先對(duì)SOC的累積誤差規(guī)范性要求。也就是說(shuō)，這個(gè)試驗(yàn)是必做的，這就是SOC累計(jì)誤差的測(cè)試方法。下面還有一個(gè)講SOP估算精度測(cè)試方法，但是不是規(guī)范性性要求。所以應(yīng)該是可做也可不做。有關(guān)SOX方面，重要講這兩個(gè)。

SOC累積誤差測(cè)試方法

征求意見(jiàn)稿提出SOC累計(jì)誤差不能大于5%。工況不用手畫(huà)，用了兩個(gè)工況。一個(gè)叫FUDS，一個(gè)是DST工況。與2011年相比，工況更加接近實(shí)際，時(shí)間新增了不少。DST功耗時(shí)間是300秒，這是1400秒，有很大的改進(jìn)。假如要做規(guī)范性測(cè)試，顯然規(guī)范性測(cè)試的工況一定要接近于實(shí)際工況，盡量多的接近實(shí)際工況。

DST工況，是美國(guó)早年用的一個(gè)工況，大概十多年以前我們剛剛開(kāi)始搞鋰離子電池用的工況，那時(shí)電動(dòng)汽車比較少。大家看這個(gè)工況也是直線，所以后來(lái)美國(guó)不用了。美國(guó)現(xiàn)在用什么工況？FTP工況。一般做三個(gè)工況，即city，Highway，和US06，US06這個(gè)工況比較猛一點(diǎn)。后來(lái)，根據(jù)做沃蘭達(dá)（VOLT）的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，我們把這三個(gè)工況改了，用盡量少的工況去覆蓋盡量多的情況，尤其是BMS難以處理的復(fù)雜工況。這不是我們故意刁難，而是對(duì)電池的安全負(fù)責(zé)，對(duì)用戶的安全負(fù)責(zé)。一個(gè)合格的算法，必須能夠在各種復(fù)雜情況下，都能正常工作。假如沒(méi)有這樣嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，即使我讓你過(guò)了，姑且不說(shuō)消費(fèi)者是否滿意，標(biāo)定工程師也不會(huì)放過(guò)你。比如，我在通用汽車做VOLT項(xiàng)目時(shí)，我和標(biāo)定工程師們一起出去試車。他們從山上急速開(kāi)到山下后，我們都可以聞到車胎由于急剎車造成燒焦的味道。再比如，我在克萊斯勒時(shí)，歐洲一家大供應(yīng)商來(lái)公司演講。把他們的SOC算法的原理告訴我們。我當(dāng)即指出，這個(gè)算法在急加速急減速的情況下，是過(guò)不了的。他們解釋說(shuō)，他們已經(jīng)做過(guò)所有歐洲的標(biāo)準(zhǔn)工況的仿真。誤差很小。后來(lái)，我給了他們一個(gè)修改后的復(fù)雜工況，他們做了一個(gè)多月。就是無(wú)法糾錯(cuò)。他們說(shuō)，這不是實(shí)際工況。不考慮。我找公司的標(biāo)定工程師，要他們開(kāi)車，開(kāi)一個(gè)類似的工況。結(jié)果開(kāi)出的工況，比修改后的復(fù)雜工況還要猛。逼這家世界聞名的供應(yīng)商修改算法。和國(guó)外的公司的要求相比，這個(gè)國(guó)標(biāo)要求有待提升。

征求意見(jiàn)稿講了要測(cè)三個(gè)溫度點(diǎn)：10度、25度、40度。這三個(gè)溫度點(diǎn)都跟常溫比較接近，應(yīng)該算是一個(gè)溫度點(diǎn)，這是屬于正常的工作范圍。我們?cè)诿绹?guó)怎么做的呢？降溫到零下20度，然后運(yùn)行比較猛的復(fù)雜工況，這兩個(gè)工況功率非常大，一開(kāi)始是負(fù)20度，過(guò)一段時(shí)間，溫度慢慢上來(lái)了，這樣我們的最低溫最高溫基本上全部包含了，自然而然確保所有的區(qū)域的估算精度。

SOC誤差計(jì)算，這里也有三個(gè)很大的問(wèn)題，它說(shuō)可以事先校準(zhǔn)電池容量。校完之后再進(jìn)行試驗(yàn)，時(shí)間沒(méi)有錯(cuò)，容量沒(méi)有錯(cuò)，假如有誤差，誤差就是電流傳感器的測(cè)量誤差，所以驗(yàn)證SOC誤差變成傳感器精度測(cè)量誤差，這肯定有問(wèn)題的。正因?yàn)槿绱?，?guó)內(nèi)做BMS的廠家才如雨后春筍。低劣的國(guó)標(biāo)要求是有不可推卸的責(zé)任的。

真正重要的是，當(dāng)電池開(kāi)始老化的時(shí)候，當(dāng)安時(shí)容量改變以后，算出來(lái)的誤差才是更重要的。

第二個(gè)要求，這個(gè)工況怎么算呢？先放80%靜置30到60分鐘，在運(yùn)行工況，放電到30%的SOC，再靜置30-60分鐘，再充電。持續(xù)做10個(gè)，HEV工作期間是20%，作為一個(gè)國(guó)標(biāo)應(yīng)該把所有的可能都放進(jìn)去。更重要的是，開(kāi)始時(shí)先靜止30到60分鐘，一個(gè)循環(huán)靜置兩次，十次循環(huán)沒(méi)有意義，因?yàn)殪o止后，累積誤差被調(diào)整消除了。做10次和做1次的效果相同的。而且，為了驗(yàn)證SOC最大誤差小于5%，只讓SOC變化50%，顯然是有問(wèn)題的。

第三個(gè)要求，是在整個(gè)循環(huán)驗(yàn)證過(guò)程中，溫度保持不變。這就離實(shí)際情況太遠(yuǎn)了。這也許就是為何每個(gè)循環(huán)后，要靜置幾十分鐘。

比較好的做法是：

第一、SOC變化跨越1-100%區(qū)間，不管是BEV、PHEV還是HEV，要跨越整個(gè)變化區(qū)間。

第二、要把每個(gè)循環(huán)周期的凈置時(shí)間去掉，去掉的目的是讓誤差累計(jì)起來(lái)，不給你消除累計(jì)誤差的機(jī)會(huì)，不給你有任何鉆空子，利用靜置時(shí)間計(jì)算誤差有多大的機(jī)會(huì)。消除了誤差或者了解了誤差再循環(huán)，做100次都沒(méi)用。沒(méi)有靜置時(shí)間，持續(xù)十次循環(huán)完之后靜置下來(lái)才有意義。否則都是假的。有人就告訴過(guò)我，說(shuō)他們公司的核心技術(shù)是了解誤差以后，可以平滑修正。

假如提一個(gè)更高的要求，我們應(yīng)該要求SOC在全生命周期中都能夠保障5%的誤差，這才是我們最根本的要求，不是說(shuō)電池就用一年就算了，現(xiàn)在要求8年12萬(wàn)公里，電池肯定要老化，不能說(shuō)對(duì)新電池可以對(duì)舊的不管了。假如國(guó)標(biāo)不要求BMS在電池的整個(gè)生命周期內(nèi)都能夠保證對(duì)SOC估算精度基本保持不變，這等于是說(shuō)BMS不要保證電池在整個(gè)生命周期內(nèi)能夠保證電池的安全。今年大量起火的新能源汽車基本都不是新車，而是使用過(guò)幾年的車。盡管電芯質(zhì)量是一大原因。BMS無(wú)法應(yīng)對(duì)老化電池也是脫不了干系的。國(guó)標(biāo)的制定者不應(yīng)該不吸取教訓(xùn)，對(duì)此熟視無(wú)睹。

新國(guó)標(biāo)征求意見(jiàn)稿SOP的問(wèn)題

接下來(lái)講一下SOP的問(wèn)題。征求意見(jiàn)稿說(shuō)電壓是這樣彎著掉下來(lái)，功率的圖形是方的矩形。見(jiàn)圖D。1。下面作為比較的圖是一個(gè)HPPC的截圖。很顯然，作者是想通過(guò)HPPC試驗(yàn)得出SOP。但是，開(kāi)車的時(shí)候能得到的最大充電和放電的功率，功率的形狀下圖所展示的形狀，不可能是矩形。這離實(shí)際情況太遠(yuǎn)了一點(diǎn)。最好的辦法是運(yùn)行一段時(shí)間真正的工況，再打一個(gè)脈沖，測(cè)量功率。

為何用HPPC會(huì)出現(xiàn)誤差？第一，HPPC的功率不夠大，不能夠完全反應(yīng)出大功率充放電電池的動(dòng)態(tài)特性。所以，這個(gè)方法本身會(huì)造成較大誤差。假如國(guó)標(biāo)拿一個(gè)不正確的方法作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，丟的不僅是制定者個(gè)人的臉，更是丟國(guó)家的臉。第二，HPPC測(cè)功率之前又靜止很長(zhǎng)的時(shí)間里，里面有電容，靜止很長(zhǎng)時(shí)間之后與實(shí)際情況不相同了。關(guān)于功率的預(yù)測(cè)，重要不僅是電池長(zhǎng)時(shí)間靜止以后，接下來(lái)的最大充放電功率，更重要的是行駛過(guò)程中的最大充放電功率。這種本末倒置的驗(yàn)證方法，是否要改，值得國(guó)標(biāo)制定者，認(rèn)真思考。

希望國(guó)標(biāo)制定者能夠以電池系統(tǒng)的安全和消費(fèi)者的體驗(yàn)和安全出發(fā)，從實(shí)際情況出發(fā)，適當(dāng)照顧目前部分供應(yīng)商的現(xiàn)有水平，制定出能夠促進(jìn)優(yōu)勝劣汰更好的國(guó)標(biāo)。

總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)征求意見(jiàn)稿與2011年版相比有改進(jìn)，但是，沒(méi)有本質(zhì)上的突破。這說(shuō)明我們國(guó)家BMS的整體水平與2011年相比也沒(méi)有本質(zhì)上的突破。因?yàn)檫@個(gè)國(guó)標(biāo)的制定并非是以電池安全為前提，對(duì)BMS的性能要求提出要求，更不是按照保護(hù)車上人員安全而制定的。而是按照制定者本身的水平和國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)BMS供應(yīng)商的水平制定的。

其一，制定者用的測(cè)試工況、試驗(yàn)方法與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。根本不是按照實(shí)際需求制定的。隔行如隔山。在電池領(lǐng)域或者電池測(cè)試領(lǐng)域與在BMS領(lǐng)域是有本質(zhì)上的差別的。比如，眾所周知，某教授，曾經(jīng)在摩托羅拉公司當(dāng)過(guò)DPS測(cè)試工程師，就以為其可以做DSP。騙了國(guó)家上億元，還通過(guò)了包括院士在內(nèi)的所謂成果鑒定。結(jié)果還是弄出個(gè)漢芯的大笑話。國(guó)標(biāo)可以對(duì)SOX的精度提出要求，可以對(duì)特定的情況提出要求。但是，不應(yīng)該對(duì)電流和電壓的測(cè)量精度提出要求。那不是你的事。比如征求意見(jiàn)稿要求“總電壓檢測(cè)精度應(yīng)滿足±2％FS”；“總電流檢測(cè)精度應(yīng)滿足±2％FS”。就不合理。因?yàn)榇艘笫且园矔r(shí)積分為基礎(chǔ)估算SOC的，但不是所有的SOC估算都是以安時(shí)積分為基礎(chǔ)。比如，國(guó)際上的先進(jìn)廠家都沒(méi)有以完全安時(shí)積分作為SOC估算方法，這與國(guó)際上的趨勢(shì)背道而馳，此外，只要限制了控制精度比如SOX和故障報(bào)警，廠家自然會(huì)考慮用什么樣精度的電流和電壓傳感器來(lái)滿足要求。

其二，電池要求BMS在其整個(gè)生命周期內(nèi)都得到有效的保護(hù)。消費(fèi)者也同樣有這樣的需求。至少也不想車在較低SOC的時(shí)候突然趴窩。續(xù)航里程的估計(jì)也要可靠。這是最起碼的要求。今年以來(lái)，幾十起新能源汽車的起火事故，難道與BMS毫無(wú)關(guān)系嗎？這些車上的BMS可全部通過(guò)2011年版（我相信也一定能夠通過(guò)這個(gè)新國(guó)標(biāo)推薦版）的蓋有國(guó)家認(rèn)定的檢測(cè)機(jī)構(gòu)的大紅印章的呀！置電池安全于不顧，置乘客安全于不顧的BMS國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)在有點(diǎn)有辱國(guó)標(biāo)的名聲。即使目前水平有限，有很多困難，也要兼顧其他先進(jìn)的方法。而不能夠只照顧安時(shí)積分法。畢竟國(guó)標(biāo)不是企標(biāo)，也不是安時(shí)積分法的國(guó)標(biāo)。都說(shuō)算法是BMS的核心技術(shù)。既然是核心技術(shù)，就不是什么人都可以掌握的。否則，就不是什么核心技術(shù)。低劣的國(guó)標(biāo)必然造成阿貓阿狗都要做BMS，必然造成魚(yú)目混珠。所以，國(guó)標(biāo)一定要提出比較高的要求，要從電池和乘客的安全和體驗(yàn)出發(fā)來(lái)制定。