转岗动力电池BMS软件开发最强学习路径！

近来在朋友的介绍下，看了通用奥特能平台的介绍资料。虽然平时在网上已经接触过不少这方面的内容了，但是今天看了官方派发的系统资料还是觉得很有意思，有些收获，因此今天在这里就简单写一点东西，与大家做一个轻分享。电芯开发从介绍资料，我得以知道通用对于电芯的开发策略主要如下：正极定制：深度参与电芯化学体系设计和性能开发基于通用汽车全球统一的安全与性能标准，联合本土供应商在811 NCM基础配方上研发出奥特能平台的专属优化配方，实现高热稳定、低衰减、长寿命的特性。一些具体的点包括了：原位涂层，稀土掺杂-减少氧释放。总体来说，对于三元材料的改性大概也离不开这个材料优化的框架，不过通用这样高度的向上游介入还是很不一样的。他们也介绍了自己达成的效果：“比基础配方热稳定性提升10%，当前量产能量密度最高的正极”——这个的确让笔者很有兴趣，如果能有BENCHMARK的机会一定要先搞一块来测测看看。以及相比之下，很多汽车企业对于要多深介入电池业务还没有特别清晰的概念，通用总体来说还是比较重视电芯，愿意在一些细到材料等级的业务上下功夫还是不错的。负极保证快充：高容量石墨负极，增加电量；原位搭建导电离子环，增加电量的传输速率；颗粒级配消除电极阶梯浓度，可提升导电性，使锂离子脱嵌顺畅，不容易破坏材料的微观结构。这些点可以说是目前快充领域中比较典型的经典思路了，虽然也有些离子环这样的黑话，但是也基本都是实在陈述，总体来说，做好快充，肯定要把负极弄明白，而通用目前推出的车型正在明显提升快充性能，所以这方面也是可以期待的。测试验证方面的高要求：累计测试时长320万小时，要求全面标准高，测DCIR。这一点到是不太意外：一般车企的要求高于国标是应该的，不过通用有一点要求下线测直流内阻还是很有意思的——大部分企业都不会这样做，一般都是交流ACIR。这样的要求应该是有通用自己的考量的（意义在下图里，个人基本认可就不重复写了）。以及基于笔者自己的开发经验：DCIR肯定比ACIR更为贴近实际使用工况，作为表征指标要更有指导意义。系统设计1）平台化/模块化概念平台化模组化可以尽可能的保证不同车型可以共用零件，降低开发难度，最终以最少的成本来完美满足不同车型的需求。通用的奥特能平台支持8/10/12模组，而且支持至少四种化学配方电池（磷酸铁锂，固态均有考虑），还支持不同的电芯封装形式（方形软包等），不同的排布形式，最终可以完美覆盖从小的A级轿车，到SUV、MPV，最终大到皮卡等不同轴距和尺寸的各类需求。笔者一直是比较认可平台&模块化概念的——这样对于一些技术的共用、降低开发成本、便于维修非常有效。至于CTP，个人认为当然会对模组概念造成冲击，但是在目前看两者仍然是各有千秋，说谁一定会干掉谁还比较早。2）无线BMS（wBMS）奥特能的wBMS实现了无线化：减少了大量的线束，使得装配更容易，质量更轻，还节省出了空间给电芯来保证装载更多的能量，可维修性也更为做好。此外，笔者也听说：wBMS的底层架构支持软件功能的更新，可以像手机和车机OTA一样进行在线软件更新，使得电芯在日后升级更加方便。同时，wBMS也为电池的回收带来很多裨益，当电池包从车辆上退役，无线管理系统使得电池回收时不需多少重新设计即可简单便捷二次利用。此外，在电磁干扰方面，通用也做了大量的工作，保证不会影响外界/被外界信号影响，保证信号传输的准确度。这一点可以说基本已经超出了笔者的主要能力圈了，无法给出太多的评论（有点不明觉厉）。但是基于自己的知识，目前推出了无线BMS的好像就是通用一家，从这一点看，创新性应该是非常值得肯定的。3）高的机械性能要求通用给出了比国标要求更高的综合机械性能要求，比如：多横梁的强化电池壳体结构，以及抗压的性能要求，数值就不念了：可以看出用料实，要求高。不过可能目前的行业趋势在向更简化防护结构CTP方向走，这样的结构应该说可能结构性能有余但是在简化-轻量化上还有一些进一步优化的空间。在热管理上，也已经做了高度的集成，电池和空调使用一套系统，能量效率更高。最终以7重热管理技术，达到热安全上的良好表现。4）功能安全功能安全——ASIL-D绝对是业内的顶尖水平，能做到这肯定是要花大量功夫的。刘博也不是专门做这块出身的，在这里说太多了就比较班门弄斧了，干脆在这里就搬运一下知乎已经有的讨论，对功能安全（FUNCTIONAL SAFETY）试验验证体系&条件从介绍资料得知，“经过10年来的积累，上汽通用汽车于2021年3月建成泛亚汽车技术中心新能源试验大楼和广德电池安全试验室这两大“三电”技术试验中心，完善了电动化试验开发的全过程能力，覆盖新能源车型核心三电零部件的主要试验验证项目，为企业电动化发展提供强大的工程加持。”笔者仔细看了一下，新能源试验大楼占地9000平方米，包含数套电芯/模组性能台架，大型整包性能耐久台架及2台大型三综合振动测试系统，可为轻混、强混、插电混动及纯电车型提供不同尺寸、不同容量、不同环境的测试平台，可支持电芯、模组和整包级的性能及耐久测试。振动台有高达35T的强劲推力，是目前国内动力电池领域推力最大、面积最大的振动台，振动时长为国标3倍，振动频率为国标5倍。有实现1200V宽电压、单通道1250A最高电流的充放电柜，整车充放电环境舱（可模拟新能源整车在不同温度（-40℃～50℃）、湿度（10％～95％）的极端环境工况下的充放电过程）。而在广德电池安全试验室，拥有性能耐久试验室、热稳定试验室、针 刺挤压试验室、短路&过充过放试验室四大独立试验区，共14台主体设备。试验能力覆盖过充过放、短路、针 刺挤压、热扩散、热稳定性等，支持电芯、模组和整包级的寿命循环测试。其中，热稳定试验室（只做电芯试验）、针 刺挤压试验室、短路/过充过放试验室为广德独有。说了这么些，总结一下就是：证明了通用对于电动化和中国业务的重视，在中国真金白银投入了大量的资源来建设测试验证能力。而建设出的验证资源总体来说涵盖项目非常全，这样可以保证其尽量自己内部测试解决（In-house），这对于掌握开发进度，保证测试效果都是非常有利的。电池系统模拟全球最严苛道路状况，并在振动中施加极端环境因素小结通用在20世纪末，就曾经打造了一款EV1双门电动汽车，当时的销量不错，后来受限于生产成本和当时的技术水平，该产品于03年彻底退市。之后还推出了第一代纯电平台BEV1（SPARK EV），然后是16年的第二代平台BEV2(BOLT)。从旧的平台来看，通用在电动汽车领域可以说是绝对的老兵，有了这么多经验的积累才有了奥特能这个BEV3第三代平台。而作为一名电动化领域中的老兵，其过往的经验和历史并没有成为BEV3-奥特能平台的拖累——而从这些介绍资料不难看出，通用把经验都转化成了财富，积极的向纯电-平台化去发展，奥特能平台显示出了通用发展电动汽车的决心，似乎并未受燃油车平台/体系的太多拖累和影响，全面的考虑了动力电池开发技术上的各个主要环节：积极的参与到了电池开发的各个环节中去（比如电芯开发）并非一味的模仿他人而是有一些自己的核心不同理念（功能安全，无线BMS）而且在该拔高要求体现高标准时绝对不犹豫(电芯和系统开发的多方面的标准)在模块化、可扩展和兼容性上预留了空间（不同化学体系，不同大小的车型）可以说是非常成体系、系统化的在扎实推进电动化的事业，这种精神是很值得国内外各家车企、电池企业学习的。通用的EV1汽车，图片摘自微 信号：智电汽车来源：弗雷刘