中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月24-26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦，200余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十一屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州洲際酒店召開。本次大會(huì)主題是“堅(jiān)守儲(chǔ)能安全底線，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。
在5月25日上午的“儲(chǔ)能安全與標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)認(rèn)證”專場(chǎng)，香港大學(xué)香港量子人工智能實(shí)驗(yàn)室教授嚴(yán)曉分享了主題報(bào)告《鋰電池儲(chǔ)能全生命周期的安全預(yù)診斷和數(shù)據(jù)化運(yùn)維》。經(jīng)演講人本人授權(quán)同意，小編整理了演講速記，并將速記內(nèi)容分享如下：
嚴(yán)曉：謝謝，我除了香港大學(xué)的兼職教授以外，我還是上海玫克生儲(chǔ)能的首席科學(xué)家，外面的T02是我們的展位。
儲(chǔ)能有三大痛點(diǎn)：1.安全性，2.一致性，一致性問題也會(huì)帶來進(jìn)一步的安全性，3.怎么做檢測(cè)，這么多又串又并，怎么知道某個(gè)電芯有問題，是要拿出來一個(gè)個(gè)測(cè)嗎？前面北德同事講過全生命周期，一個(gè)儲(chǔ)能集裝箱放在那里，你怎么知道它什么時(shí)候該退下來、有危險(xiǎn)？針對(duì)三大痛點(diǎn)我們開發(fā)了“電池診斷云平臺(tái)”。
診斷云平臺(tái)的整個(gè)思路是這樣的，我們有一個(gè)智能硬件比如BMS，把數(shù)據(jù)傳到云腦，在充電過程當(dāng)中，通過這個(gè)充電曲線，我把電芯的關(guān)鍵參數(shù)提取出來，再根據(jù)鋰電池的知識(shí)地貌做診斷做決策。具體的話，電芯關(guān)鍵參數(shù)是怎么測(cè)到的呢？我們對(duì)充電曲線進(jìn)行處理，叫容量增值法，進(jìn)而可以計(jì)算每一個(gè)電芯的容量和內(nèi)阻等參數(shù)。對(duì)電池串聯(lián)模組，有一個(gè)充滿后其他的就不能充，你可以計(jì)算模組內(nèi)其他的需要多少時(shí)間充滿，從中得到一個(gè)分布，然后進(jìn)行判斷。所以這是一種在電芯層面免拆解和零時(shí)間成本的關(guān)鍵參數(shù)獲取方法。
這是我們?cè)赨L1974梯次利用標(biāo)準(zhǔn)上提的修正建議，我說UL1974挺好，但是你缺了對(duì)在用鋰電池的檢測(cè)方法。測(cè)什么、怎么測(cè)，怎么對(duì)它進(jìn)行校正？我們提了這個(gè)建議，然后被采納了，現(xiàn)在正在走流程。
怎么做診斷？我們的診斷有兩塊，第一是異常。假如你有這些特征值，就是電池性能參數(shù)，都是很窄地在3σ或者2σ范圍之內(nèi)，你沒有異常，你基本上就是安全和可靠的。假如你超出了這個(gè)范圍，你就有異常，異常不一定就有安全隱患，不一定馬上要出問題，但是你要注意了。什么時(shí)候會(huì)出問題？比如說我這邊有一個(gè)曲線，在正態(tài)分布里面是正常的，我知道在過了這個(gè)正常區(qū)域較遠(yuǎn)的地方有一個(gè)故障點(diǎn)，你要在接近該故障點(diǎn)前某個(gè)閾值及時(shí)“叫停”，這個(gè)閾值在正常點(diǎn)和故障點(diǎn)的中位靠右，靠右多少跟數(shù)據(jù)離散度和虛警率有關(guān)系，叫恒需警原理。
用同樣的方法，我們四年前（2017年）在工博會(huì)上我的團(tuán)隊(duì)展出了能對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行快速年檢的設(shè)備樣機(jī)，被解放日?qǐng)?bào)稱為“電池醫(yī)生”，后來我們公司把它升級(jí)到云診斷，大家可以去T02了解。
我們判斷鋰電池衰老到什么程度該讓其退役呢？依據(jù)是啥？實(shí)際上整個(gè)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對(duì)鋰電池的理解還非常淺薄，我們只是知道一些知識(shí)地貌，比如說衰老有多種模式和不同的根源并且都是隨機(jī)的。在充電過程中要是太快并在較低的溫度就容易在負(fù)極上析鋰，析鋰嚴(yán)重就會(huì)形成枝晶，而枝晶長(zhǎng)大戳破薄膜就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)短路，短路過程中釋放大量能量導(dǎo)致熱失控、熱蔓延等等。你可能會(huì)問，具體來說你有辦法提前判斷嗎？我們對(duì)老化鋰電池的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)幾種微短路先兆的案例。一般正常情況下，充電過程中電壓是單調(diào)上升的，如果你看到某個(gè)電芯往下走了，這就是一個(gè)微短路先兆的案例之一。我們用這種方法跟浙江華云合作，在國(guó)網(wǎng)頭條里面有他們第一個(gè)國(guó)內(nèi)首個(gè)商業(yè)化儲(chǔ)能運(yùn)行平臺(tái)就是我們幫他實(shí)現(xiàn)的。
針對(duì)鋰電池產(chǎn)業(yè)缺乏一個(gè)有預(yù)測(cè)能力的鋰離子內(nèi)部導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象，香港大學(xué)陳冠華教授邀請(qǐng)我作為兼職教授加入量子人工智能實(shí)驗(yàn)室，配合他基于量子力學(xué)第一性原理的計(jì)算共同建立鋰電池SOC與開路電壓、內(nèi)阻的容量之間的量化關(guān)系，從單體到模組再到系統(tǒng)，目的是建立一個(gè)有可預(yù)測(cè)能力的理論模型。
這里是一個(gè)方案比較，我們的解決方案跟特斯拉比較，跟國(guó)內(nèi)的知名儲(chǔ)能BMS提供商比較有哪些特點(diǎn)。每家都有電壓和溫度閾值的硬件保護(hù)。特斯拉還有一個(gè)辦法，比如說兩年前在地下車庫(kù)出了問題，過了一段時(shí)間，它把充電限制到90%，它可以通過OTA來做這件事情，但缺乏我們的診斷。我們就用剛才的方法，我可以提前兩周發(fā)現(xiàn)，是一種保守的說法，實(shí)際情況是在我們的加速老化實(shí)驗(yàn)中提前22個(gè)充放電循環(huán)發(fā)現(xiàn)了微短路先兆，加速老化是在45度和1C充放電。因?yàn)橛辛诉@些知識(shí)知識(shí)地貌，我們可以在出現(xiàn)異常的時(shí)候先去干涉，避免它進(jìn)入到安全隱患狀態(tài)。做法是在參數(shù)足夠異常時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整電池的控制參數(shù)以避免亞健康的電芯處于極端工作條件下，已達(dá)到延長(zhǎng)壽命的效果。另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是我們能夠充完電就把參數(shù)測(cè)出來了，然后如果你的參數(shù)就在一定的范圍內(nèi)，就還正常運(yùn)營(yíng)，至少到異常甚至有可能到故障的時(shí)候我就叫你end of life。這就是我們有一個(gè)在線的免拆解的“零時(shí)間成本”，但定期還需要做一些校正看這些參數(shù)是否準(zhǔn)確。我們比較下來，內(nèi)阻和容量與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法有5%的誤差。我們的運(yùn)維方法就是數(shù)字化運(yùn)維，線上定位線下維保，所以我們認(rèn)為這是特斯拉都沒有的技術(shù)。整個(gè)的運(yùn)維成本，因?yàn)槲覀兛梢远ㄎ坏骄唧w的問題模組，可提前預(yù)警，而且我現(xiàn)在還可以通過量化分析提前預(yù)測(cè)運(yùn)維的效果。比如說我知道我能提升整個(gè)電池簇容量5%我就去做運(yùn)維，而且怎么去做運(yùn)維，是直接替換還是均衡，是充電均衡還是放電均衡等等，這樣就能大大提升運(yùn)維效率。
這是Awake BMS。現(xiàn)在的儲(chǔ)能電池是睡著了不知道知道的狀態(tài)。我們的BMS是讓電池處于醒著狀態(tài)的，把我們的診斷功能結(jié)合起來。因?yàn)槲抑滥愕那闆r，然后我可以動(dòng)態(tài)調(diào)整。大家有興趣的話，可以到我們T02。
這是我們的智能硬件產(chǎn)品——電池?cái)?shù)字化管理的“基建”。具體產(chǎn)品，大家可以到702具體玩一玩。
這邊是軟件平臺(tái)，我們從安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及來給你做診斷。在維護(hù)的時(shí)候，比如說你換了模組，你要知道是不是恢復(fù)了，你按一鍵，它把所有的診斷好了，你再按一鍵，它就可以恢復(fù)正常。這是我們與國(guó)家電網(wǎng)和發(fā)電集團(tuán)的幾個(gè)案例。這是我們的能源合作伙伴、消費(fèi)行業(yè)的合作伙伴。
謝謝！
