【導(dǎo)讀】消費(fèi)類電芯，因?yàn)橛秒娖骷枰娏肯鄬?duì)較小，單體電芯的電量輸出基本就能滿足要求，所以很少需要幾個(gè)電芯一起配合使用。單體電芯電量小，遇到電量輸出較高的使用場(chǎng)合，比如電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能等，就需要很多電芯進(jìn)行串并聯(lián)，獲得比較高的輸出電壓/輸出電量/輸出電流/輸出功率等。
如下圖(圖1和圖2)一樣，很多方形電芯和圓柱電芯(18650)并成一個(gè)模組，很多模組再并成一個(gè)pack,作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源。網(wǎng)上有人拆解過(guò)特斯拉model S，85Kwh的電池包，7104節(jié)松下生產(chǎn)的圓柱電芯，每444節(jié)一組并聯(lián)，共16組，組間串聯(lián)，組成電池包。
馬斯特敢這么干，不一定誰(shuí)都可以這么想。首先，松下的小圓柱技術(shù)爐火純青，兼顧成本低廉和性能一致性。有笑話稱，如果用兩臺(tái)機(jī)器去測(cè)試松下的電池，出來(lái)的曲線不一樣，你首先懷疑的應(yīng)該是你的測(cè)試問(wèn)題。電池生產(chǎn)工藝復(fù)雜，影響電芯一致性的因素繁多，從前至后，除了材料本身的一致性之外，還有諸如配料/攪拌/涂布/冷壓/分條/卷繞/注液/化成等。為了提高電池出貨一致性，電池廠家還會(huì)在化成后增加分選工序，挑選出那些阻值偏移較大/自放電比較嚴(yán)重的電池。電芯一致性如果不好，會(huì)嚴(yán)重影響電池使用的壽命，縮短電池包使用年限。單體電芯在經(jīng)過(guò)很多次充放電后，因?yàn)楸砻鍿EI膜增長(zhǎng)/副反應(yīng)增多/隔離膜孔洞被堵塞等原因，可逆容量會(huì)有所衰減，容量衰減到初始容量的80%時(shí)，將嚴(yán)重影響電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)功能發(fā)揮。模組中電芯如果一致性較差，使用同一電流進(jìn)行充放電時(shí)，會(huì)造成某些電池的過(guò)充或過(guò)放，這會(huì)大大縮短整體的循環(huán)壽命電池，不一致性將導(dǎo)致電池組內(nèi)其它單體發(fā)生多米諾骨牌效應(yīng)式的連鎖反應(yīng)。如循環(huán)壽命1000次左右的電芯，在電池組中的實(shí)際循環(huán)次數(shù)只有200次左右。但是，如果電芯一致性就是不好，成組還能用不？
傳統(tǒng)的BMS肯定是拒絕的，但是如果是SDB(software defined battery)就不一定了。傳統(tǒng)的BMS一根充電線進(jìn)來(lái)，給所有的電池充電/記錄/截至，然后再輸出。如果電芯一致性較差，上邊所描述的那些問(wèn)題就會(huì)一一發(fā)生。再進(jìn)一步，如果我們腦洞再開(kāi)大一點(diǎn)，我在我的電池包里安裝上兩種電池，一種用于應(yīng)對(duì)低速巡航時(shí)的低倍率放電工況，另一種用于應(yīng)對(duì)高速急停時(shí)的高倍率放電工況。不同的電芯體系具有不同的特點(diǎn)，常考慮的能量密度/功率密度/成本/壽命/柔性等指標(biāo)也是相互沖突，如果需要在同一模組中使用不同體系電芯，搭配出一個(gè)綜合性能突出的產(chǎn)品，傳統(tǒng)的BMS就比較困難了。微軟覺(jué)得，這個(gè)可以這樣做：給每一個(gè)電池都加上一個(gè)充電放電管理微裝置(smart switching circuitry)，收集每個(gè)電池的充放電電壓/電流/電阻，實(shí)現(xiàn)智能分流調(diào)配，使每個(gè)電芯的充放電情況接近于單體電芯，最大化電芯的使用價(jià)值。這種電芯管理模式的主要難點(diǎn)在于收集到這些數(shù)據(jù)之后的分析與電流調(diào)配，微軟為之開(kāi)發(fā)了一個(gè)比較復(fù)雜的算法，并將使用這種電池管理模式的電池包為Software defined battery。
更關(guān)鍵的是，這種電池管理模式可以實(shí)現(xiàn)不同化學(xué)體系的混排管理。儲(chǔ)能方式萬(wàn)萬(wàn)千，優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)不盡同。不同的電壓/不同的電阻/不同的充放電倍率，這些電池組合在一起，能夠正常工作么？微軟就此，利用SDB，進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)，得到了良好結(jié)果(Battery Management for 2-in-1s)。還有，在智能手表中，利用表帶可以裝配柔性的固態(tài)電池，搭配表盤下的聚合物鋰電池，可以更好的延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間，這就需要SDB更好的調(diào)控固態(tài)電池與液態(tài)電池之間的配合了。
至于這么多的充放電微裝置的引入，錢(成本)的問(wèn)題，大佬們說(shuō)“都不是事兒(We believe the BoM cost and space requirement of our SDB solution will not be significant)”。以后，這個(gè)SDB系統(tǒng)還會(huì)連入整車物聯(lián)網(wǎng)，理解你的個(gè)人行為和用戶schedule等，服務(wù)您的出行。啊，我們電池也大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)起來(lái)了，洋氣。
