机械产业、电子产业平常会渐渐走势数字化设置或许数字化治理的方向，电池还不例外，但电池的数字化公路赫然难走得多。

2022年11月17日，由盖世车子主持，上海虹桥世界中央商务区管委会、上海闵行区国民政府指导，上海南虹桥投资开发（团体）局限企业协办的2022第二届车子能源电池论坛上，同济大学车子学院教授魏学哲显示，电池治理终归必定会扩充到电化学数字电源的概念。塑造数字电源，须要从数字化建模、数字化测量和数字化治理三方面的事业入手。

另外，未来少许情景下车电分离或将成为一大趋向。魏学哲重申，关于电池治理而言，须要关注的非是车端阶段的生命，却是全寿命周期的生命难题。

魏学哲｜同济大学车子学院教授

之下是演讲内容梳理：

今日咱把咱们课题组以及咱私人的思考，起了个名字叫《数字技艺驱动电池变革》，谈到电池，起首就会谈到资料难题，电池产业的底层技艺是是电化学，再往上是资料难题，全无疑问，20好几年来，资料技艺是电池技艺进步的第一驱能源。

资料又分为正、负极和电解液，负极资料包涵石墨、硅碳、锂金属等，正极资料包涵磷酸铁锂、三元等，电解液则正从液态走势固液混合和固态。

谈到电池设置，电池实质上不容易兼顾不同的特性，某种意义上讲是个“跷跷板”，例如能量密度和平安性是矛盾，功率和生命是矛盾，不容易做到面面兼顾，必需要作出取舍。

此外，咱们观看到电池封装的技艺进步，如圆柱、软包、方形，在电池封装背后有好多技艺路线支撑，包涵制造工艺、配备自动化等各式难题，牵一发而动全身，涉及到很长的资产链条。电池封装正走势大型化、大模组化。电池越做越大，必定会带来绝对性的难题，尽管大型化带来的能量密度更高，体积应用率更高，但生产难度也会明显增添。

因而，尽管电池技艺迅速进行，资料设置不停进步，但要求和各方面约束也越来越多，从车端利用来讲，电池的利用要求越来越多，有的会追求快充，有的会追求长续航，有的请求在十分恶劣的环境下可行运用，总之有各式请求，不可能做一款电池包揽悉数要求，必定要鉴于要求并发展定制化的开发。

回归专题，机械产业、电子产业平常会渐渐走势数字化设置或许数字化治理的方向，电池还不例外，但电池的数字化公路赫然难走得多。

电池设置的数字化要从要求出发，鉴于对能量密度、功率密度、重复生命、充电速度的考量，须要以数字化作为技艺底座，深度理解利用工况，以仿真作为试错方法，才能能走好电池的数字化之路。

电池在设置以后会在工厂发展生产，生产后会映入十年甚而更长时间的利用期，利用期内，厂家也应当做好对电池的全寿命周期治理。

咱们再来看电池治理体系的演变这条线，第一阶段最重要的是对锂离子电池简单出难题的几个参数发展庇护和干预：电压、电流、温度的上限和下限，庇护是第一阶段的根本思路，但这赫然不够。

因而就显露了电池平安治理的第二阶段，起首是做体系架构的更新，将几百个电池，甚而上千个电池分而治之，发展模块化料理，这样由若干模块级单元组合为一种包级单元。自然这也样做也有难题，包括多电位的并存采样、跨电位之中的通讯、绝缘难题等等。

日前的电池治理存留着哪些难题？便是做各式“预计”，包括SOC、SOH、SOP、SOT，合在一同叫SOX，便是参数与状况预计，本来质困境便是测量太少，预计太多，要在低频、低精度测量数据的根基上演绎繁杂算法。

总结一下，第一代BMS实质上是面向电压、电流的阈值治理，可行称之为是保持生存的阶段；第二代BMS是面向电量、功率、能量预计，解决的是温饱难题；此刻要向第三代BMS演进，解决长生命和平安难题。

本来，电池想要实现大范围的长生命运用，仅仅依托生产阶段是不现实的，必定要面临全寿命周期可能显露的各式难题，以上讲了两条线，一种是电池设置的数字化根本思路，一种是电池运转的治理体系演变，要解决以上难题，必定须要数字化模子和精准测量数据，这是电池数字化的根基。

但此刻存留的难题是，设置层次的模子相比弱，电池资料等级的测量伎俩和测量数据都十分丰富，但到了电池阶段，就被封成了黑箱，可行用的参数十分少，运转阶段的参数和设置阶段的参数十足割裂。

日前电池可用的模子可行分为：1、等效电路模子；2、电化学机理模子；3、数据驱动模子。

机理模子的根基模子构架是多孔电极理论均质模子，但为了能实用，须要打破少许假设，如对电池的真正微构造发展重构，可行借助观测伎俩，对电池成像接下来重构。如观看电池在全寿命周期的构成和构造有无有产生改变，鉴于此建立全寿命周期的电池模子。

有模子以后还须要真正的测量数据作为反馈，既要有微观的测量，也要有宏观的测量。源于电池资料等级的表征资料曾经充足丰富了，要把资料等级的表征伎俩和宏观的表征伎俩联合，构建Cell等级的表征伎俩和测量伎俩。

这就可能包括重复进程中的应力和应变测试、电池的CT扫描、电解液、温度分布概况的超声波扫描、分布式温度测量等。

在此根基上，将传感器集成到电池里，帮助测量、剖析SOC和SOH、气体、析锂检验等，加上数据的智能料理，就能改良电池表里温差、改良充放电战略，检验电池老化、预测热失控等难题。

然则，电池智能化以后势必面对里面传感监测的诸多利用与挑战，例如传感器植入的封装难题；不当植入形成嵌锂不匀称的难题，传感器形成极片凸起的难题，离子传输受阻和副反映产气等难题。

即便不做传感器植入，外部测量也有提高的体积，如经过AFE的硬件创新和宽频阻抗测量，可改进电池生命预计、生命形式辩别和故障诊断，咱们采纳了聚集鼓励、分布测量的技艺路线，取得了较没有问题成效。。

容易总结一下：电池的数字化治理包括三个方面的事业，1、从颗粒等级的模子到整包的模子建模，构建电化学机理、资料学表征、数据特征发掘全个链路的全模子，包涵云端模子与算法、车端模子与算法；2、数字化测量，包涵多物理量测量、镶嵌式传感、智能电池设置三个范畴；3、数字化治理，包涵车云合一感知、主动预测治理操控，包涵高低温热治理、快充治理、车网互动治理等几个部分。

总而言之，电池治理技艺将和电池数字化技艺相联合，终归走势电化学数字电源，数字化将成为该全功效电化学电源体系的焦点方法论。

（以上内容来源同济大学车子学院教授魏学哲于2022年11月17日由盖世车子主持，上海虹桥世界中央商务区管委会、上海闵行区国民政府指导，上海南虹桥投资开发（团体）局限企业协办的2022第二届车子能源电池论坛上发表的《数字技艺驱动电池变革》专题演讲。）