隨著無人機的高速發展，核心的動力提供者——智能電池，與行業的需求差距似乎越來越明顯。到底是什么制約了智能電池的發展？智能電池是否真的智能？如何才能最大限度提升電池的使用效率和它的安全性？未來在智能電池的改進，主攻方向應該是怎樣的？

在不久前的“2017智能無人機控制系統峰會”上，深圳格瑞普電池有限公司董事長劉冰分享了自己的觀點。

以下是劉冰講話現場的整理內容：

格瑞普接觸無人機是從2008年開始，接觸智能化電池是在2011年，從我個人來講，這將近6年的過程中，我自己對包括行業、對電池的制造以及我們現在的研發方向，說句實話是不滿意的。不滿意的的原因，我自己總結，在現在的農業植保電池里面，無非用了三個概念，一個是被動的管理，一個是自我的管理，還有一個就是我們提供了一個簡單的協議。在應用的過程中，電池是不是能夠滿足行業？我個人感覺，我們離行業的需求，包括對行業配合的需求，差距還是蠻大的。所以從我們公司來講，從2017年開始，重新架構了我們的電子研發團隊，專門對無人機的BMS管理系統進行深入的再次的研發，今天借這個機會，我要跟大家匯報一下我們未來智能電池，我們的主攻方向，我們要解決的首要問題在哪里？

作為核心的動力提供者——電池，從原生態的電池組，陸續發展到現在所謂的智能電池。智能電池的概念，推出來已經很久了，筆記本電池也好，手機電池也好，包括更多的可攜帶的移動設備，都運用到了智能的概念。無人機往下發展，對電池有更多的需求，在這幾年的發展過程中，我們自己總結出現的一些問題，或者是大家的一些需求：到底是什么制約了目前智能電池的發展？無人機電池的木桶效應到底在哪里？

格瑞普董事長劉冰/圖 來源 宇辰網

簡單地總結一下，從無人機的智能電池概念2011年出現開始，到現在我們很多行業在運用這個方案的時候，其實差不多都用的是TI（Texas Instruments，德州儀器）和BQ（BenchmarQ）的方案，這類的BMS管理系統只是實現了對電池的監控、管理及一些通信的功能，尤其是應用場景的特點，智能電池內的電芯單元較少，我們的放電電流較低，外部使用環境比較穩定，這是在消費類無人機電池我們對BMS采取的一種做法。從原生態電池組過度到今天，我認為，這已經是一個里程碑似的進步了，但是如果我們將這樣的一個BMS的架構定義成一個真正的智能化電池系統的話，我覺得還是有些名不副實。原因在于什么？僅僅才實現了一個簡單的通訊、監控，還有一些計算功能，而且這些監控和計能能力本身還都存在一些先天的缺點。比如我們舉個例子，電量檢測的不準確，動態計算的不足，保護啟動的不及時。即便是我們能夠實現相對精準的測量，我們對智能電池系統，從根本上解決原聲態電池的一些短板效應，比如說，天生的電池個體的差異，如何來監管？充放電在整個現在的BMS過程中，我們現在還做不到百分之百的均衡，因此想要保持無人機行業的高速發展，擴大植保無人機包括行業無人機的應用，首先要最大限度提升的，就是電池的使用效率和它的安全性。

就電芯而言，作為電池制造商，包括格瑞普和很多同行，大家都在不斷地提升單節電芯在化學性能、材料配方、制造工藝等方面的一致性，并最大程度地優化單節電芯的性能。但是因為電池新材料領域的研發，電池本身性能提升的空間，我個人覺得在未來的三到五年，這是一個瓶頸期，僅僅靠單純地提高單電芯的性能，是遠遠不能快速適應和匹配現代無人機行業的發展的。最早的初級智能電池本身，無法從根本上解決的是電池系統的短板效應，這個短板效在理想的BMS管理過程中是可以分出的。解決短板效應，并實現真正智能化方案，在這個技術上，恰恰就是我們在很早以前就已經實施的一種應用技術，就是所謂的功率電子技術。

功率電子技術從上世紀50年代發展到現在，已經有將近70年的歷史了，是與現代計算機技術、現代通訊技術并駕齊驅的一個前沿科學分支，技術成熟程度已經相當高了。經過我們幾年的摸索跟準備，完全可以將功率電子技術融入到智能電池管理體系當中，在硬件架構上，實現能量轉換和能量互補，將短板系統轉化成一個冗余性，從根本上解決的就是短板效應。我們強調的是什么？冗余系統本身也是一個容錯系統。在這里舉一個例子，我們現代行業里大部分應用的都是12S的電池，在12S的電池運行過程中，到目前為止我們整個行業都不能避免的是，有任何一節單電芯出現低壓、出現零輻射現象的時候，在整個運用過程中，或者說BMS管理過程中，如何能夠屏蔽掉在飛行過程有一只電芯，或者在使用過程中多只電芯出現問題，這是目前我們電池行業的一個最大的需要突破的地方。如果將功率電子技術融入到智能電池的系統中，我們就可以構建一個冗余系統。智能電池系統的冗余系統主要體現在電池放電倍率上，高倍率電池在最大放電倍率和正常使用放電倍率之間，會有一個冗余數，這就是我們的智能電池具有一定的容錯能力，大大提升的是電池系統的安全性和可靠性。以一個12S的電池為例，把這個電池的冗余度和冗余系統做出來的話，也就是說我們對電池的管理并不是完全在于到底要用多少顆電芯，只要達到了用戶的要求和規定的功率，你要求的電池使用的一些我傳輸的能夠讓你認定的功率信號的話，我們就應該把這個電池視為可以滿足客戶需求的產品。這些電池組如果可以正常的工作，肯定有人會問電芯的數量減少，難道不會導致電池組的電壓降低嗎，這恰恰就是功率電子需要解決的，而且又是完全解決的一個問題。

劉冰在現場暢談智能電池/圖 來源宇辰網

功率電子技術我們通過這種冗余電流的切換電壓，保持整組電池輸出電壓的正常，這樣的話即便是電池在無人機飛行過程中出現短板，只要電池綜合容量足夠，就能夠維持無人機的飛行。通過深度的監測并記錄電池組的歷史和當前的數據，可以對未來存在的不可控因素進行預測，降低電池組對外界環境的依賴，使智能電池系統能夠跟上甚至超過無人機飛控系統的發展。最后智能電池通訊功能不再僅限于電池和無人機之間的溝通，也不是電池和充電器之間的溝通，甚至要在未來建設一個電池的健康監測站。我們現在在美國的硅谷和西雅圖，已經與一些無人機公司建立試運營了將近有一年，就是電池的健康監測系統，希望在未來的一年甚至兩年的時間內，把這個系統導入到國內來，這是遠程的監控每一個終端客戶電池的健康系數，建立電池的健康指數，在控制比重里面，我們可以通過可觀性和可控性來描述一個系統。目前我們的智能電池雖然做到了簡單的可觀性，可通過電池芯片來管理讀取電池的部分信息，但可控性還只限于對短路、過壓、默充等狀態做一些簡單的運算，遠遠沒能實現真正意義上的智能化。智能電池系統未來要深入地做好可觀性和深入發展的可控性，對已經發生或者將要發生的問題通過控制理論有依據地進行補償。其實我們更要追求的是一件事情，如何對電池在飛行或使用過程中出現的單電芯的問題，整組電池組如何對它進行補償？這是我們未來要追求，現在已經設立了簡單的可行性實驗在做的一件事情。

智能電池的發展可以分成三代，最早的一代是從模型完全演化過來的，就是我們說的原生態的電池，也就是電芯加上硬件，通過用電實行的過流、補充、保護；現在普遍應用的就是我們所謂的第二代智能電池，它的定位是電芯加硬件加軟件，對電流電壓電量計包括一些溫度的監測，對過流、欠壓、過充包括一些反接，包括一些打火的處理，進行一些簡單的通訊；作為我們格瑞普來講，在對行業分析過程中，我們覺得在2018年，要實現的是電芯加功率電子、加硬件加軟件、深度的監測，經過冗余的保護，保護電池的安全性和可靠性。除了與主機通訊以外，要實現遠程的通訊，更多的去監測電池在未來的發展。現在在我們所有的BMS里，被動的均衡，簡單的對單獨電芯的電化學性能的監控，是遠遠達不到未來無人機發展的方向的，所以我們在下一個目標里面，真正地實現在電芯內部的主動均衡，配合充電器，配合整個無人機的飛控系統，更好地提升電池的最大效率。

可能在座的很多行業內里的朋友們會發現，我們智能電池的電量計的使用.我問過很多人，大家到底對智能保護的電量計真正的要求是什么？你要電量計是為了什么？更多的朋友會告訴說，我的電量計是要給飛控存積一個電壓信息，我們要測試它什么時候回來。其實如果說作為電池來講，我更要精準的提示你，你可以回來，你要注意了。我覺得在成本控制上，和整個跟飛控在主動溝通的過程中，這才是可能比電量計更完美的。

所以在今年，作為格瑞普來講，我們更多的是要重新定義，在這個行業里，智能電池的BMS真正的功能，真正的是要理解我們的用戶對這塊電池提出來的需求是什么，而不是依賴于幾年前，一個行業的消費類無人機所定義出來的一塊所謂的BMS——大家針對這個BMS的內容，向行業應用的各個行業里去定義BMS。我覺得今年，應該是我們要重新定義智能化電池向模塊化電池系統過度的一年，這是我個人的一些感想。