昇科能源 褚政宇：《电池智能化的核心技术和产业应用》

昇科能源 褚政宇：《电池智能化的核心技术和产业应用》

9月27-28日，由充换电百人会、中国充电桩网、联联充电联合主办，上海贺励展览有限公司、上海贺励商务咨询有限公司承办的2022第八届中国国际电动汽车充换电产业大会（简称：金砖充换电论坛）在常州香格里拉大酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展览展示”，以“创新协同驱动，低碳高效发展”为主题，通过话题设置，引发讨论，倡导和引领充换电及电动汽车企业发展思路及策略。引爆业内对“充换电”的关注，解读最新充换电发展困惑，诠释机遇及发展方向。



北京昇科能源科技有限公司创始人/CEO褚政宇出席论坛并发表主题演讲——《电池智能化的核心技术和产业应用》。

以下为演讲实录：

在场的各位领导、各位专家、各位朋友：大家下午好！大家能留到最后，非常感谢，大家一定对这些问题都非常关心。我是昇科能源的CEO褚政宇，今天我给大家汇报主题的是《电池智能化的核心技术和产业应用》。先解释一下，今天咱们这个充换电的论坛，充电给谁充？换又换什么？电池。我们公司主要还是注重在围绕着电池相关的技术和应用去做的。

我如图所示，这里有一个大背景，各位朋友都比较清楚，碳中和带来新能源汽车和储能的发展，人类第一次迈入到了电池TWh的时代，储能现在比较火，预计到2030到TWh的装机。今年全球新能源汽车动力电池累计的装机量已经超过了TWh。可以说，我们名正言顺地已经步入到了电池TWh的时代。

目前是人类历史上第一次大规模地应用锂电池，所以带来了前所未有的挑战。我们主要关注三点：

1）安全。安全风险是急剧上升的。应急管理部给的数据是，今年一季度有640辆新能源汽车发生了着火，每天大概有7辆车。储能应用到现在全球报道的有41起储能事故，最多的是在韩国，主要由于早期用的储能都是三元的锂电池。所以安全问题我们必须要重点关注，安全是1，没有这个1，后面再多0都没用。

2）回收。2017年的这批车用了五六年之后开始大规模退役。在回收场景，目前我们处于“开盲盒”的阶段，面前一堆电池，但是多少钱收没有一个标准。这也跟充换电有关系。刚才许继的领导也提到了，做重卡换电的时候就是怎么样把电池的全生命周期发挥出最大的作用。

3）充电。充电对电网造成巨大的压力。很多专家在报告当中也提到了，举一个例子，现在中国每天的负荷大概在10亿kW左右，今年达到了峰值11亿kW，当我们到2030年一亿辆电动车保有量的时候，只有1%的电车快充，我们的电网就会承受巨大压力。有专家说现在电动车的发展是再造一个国家电网，其实并没有夸张。

这些问题我们致力于用电池智能化的手段去解决。这里面最核心的挑战就是怎么去对这些海量电池做状态估计，它的难点在于新能源汽车的动力电池是电化学系统，非线性的系统，传统做电机控制非常简单，就是一个公式，转矩、转速，基本上可以非常精准地控制，但是电池很复杂。电化学模型的有四个偏微分的方程耦合在一起求解，很困难，没有解析解，而且它的能量变化非常剧烈。我们最早用电化学的方法，基于第一性原理做一些分析，给电池做模型，电池种类多了以后就有挑战了。因为每个电池都要建一个模型，难度太大。现在市场上有一千多种电池，每个电池都去建模太不现实，所以我们就用数据驱动。

当有了足够多的数据，我们就可以做深度学习，让人工智能自己去在数据当中学到特征，这个就是我们现在在做的事情。这个技术也是有一个演进的过程，最早我们用机理分析可以达到大概70%左右的精度指标；第二阶段用机理分析和数据驱动，大概能达到85%左右的指标，现在主要是深度学习为主，融入一些机理特征，数据驱动，我们已经能够达到93%的精度指标，所以随着技术的积累有一个技术上的演进和突破。

目前我们主要采用的技术路线我在这里“王婆卖瓜”一下，我们是行业比较领先的技术路线，是用大规模的预训练模型。我们大概用50GWh的电池数据建立了充电、电池行业第一个预训练模型PERB。它有三个技术优势：

1）准。预训练模型里面不需要标签，所以它可以直接用百万量的电池数据做训练。传统的人工智能模型要求数据集必须有标签，所以大大限制了可用数据集的规模，我们现在能够直接用百万量级无标签数据训练，让模型变得越来越准，随着数据规模的增加，它会不断地学习，就像AlphaGo一样，下得围棋越多就越好。

2）快。原来我们是一个电池建一个模型，大概需要一两个月。现在用PERB模型，它可以应用在所有电池上，所以我们能够非常快地在一周内迁移到新电池上，这就是我们当时用PERB模型迁移一个客户他需要的做异常检测。使用了6个月之后，我们对比实际的运行效果和模型的预测，基本上有90%以上可以直接对应的，所以它的速度非常快。

3）低成本。电动车衰减以后，寿命会衰减，性能会变弱，需要人工调整参数，这时候需要大量的人工成本，现在的技术路线可以不需要人工，AI进行自学习，举一个例子就是围棋自己跟自己打架，不需要人在旁边指导，我给它足够多的棋谱它就可以学习。

目前我们专注在两个具体的应用场景的任务上：

1）安全预警。充电、换电的时候我们对电池做安全预警。这里面有三个核心指标：预警检出率可以达到93%；误报率小于0.1%；最长预警时间达到50天，也就是说50天之前我就可以告诉你它有哪些比较大的风险。

2）健康状态评估。新能源车主最关心的问题之一就是电池健康度和寿命，我们现在能做到健康状态评估的误差率低于2%，早期寿命评估的误差率小于6%，都比《自然》子刊最佳报告的结果还要好。

为了推动行业的发展，我们建立了伏龙AI开放平台，加速电池智能化的进程。我们在上面有50个GWh的数据当量，开发者数量500+，开发模型数1000+。当年整个人工智能模式识别领域也是由于ImageNet开始之后，有很多人才涌入到这个行业里，才有了微信支付宝支付的时候，给每个人做面部识别，就是由当年海量的ImageNet的数据作为基础。



下面讲一下电池的智能化到底有什么应用。这个跟在座各位朋友关系比较大。

1）整车电池管理智能化。包括电池银行，电池银行本质上就是电池资产的持有方和管理方，它的诉求就是希望电池资产能够不着火，资产安全，还有寿命延长、资产保值增值，最后资产处置时能做到价值最大化。整车电池管理主要也是这些诉求，现在我们都可以用人工智能实现。

2）新基建运维智能化-充电站、储能站。我们现在给客户提供的服务都是预测性的服务，比如充电站用了我们的系统，就可以保障在充电站充电的时候，这些车不着火。怎么做？它每一次充电都会给它进行一次防范，充电多了以后，就等于给它建了一个档，如果它是一个高危的车型，我们可以采取一定的措施，当然这个措施一定是分级的。行业里也有一些同仁他们做的时候，比较粗狂，主要有问题就限制充电，但是会造成运营商给用户的体验很不好。我们做分级，比如你有一定的概率，但是没有到马上要着火，我们会从60千瓦降到40千瓦，这样就会把风险降低，或者限制SOC。SOC越高，风险概率是直线上升的，如果一个车SOC在40%以下，我们在实验室做的结果，基本上这个车是不会着火的。大家开电动车长期停放担心他着火，就把它放在40%以下就可以了，储能的电池也是用同样的逻辑做管理。

3）电池智能化检测。对于用户来说它是一个非常好的体验，充一次电给自己的电池做一次检测，充的越多，检测的数据越多，越了解自己电池的状态。我们做了一个调研，大概有40%的用户会主动地点击这个报告进行查看，大概会有20%左右的用户对这个报告有付费的意愿，当然不会太多，你说花一千多块钱让他买可能不会买，但是花几十块钱是ok的，从这点上来说，能够为我们提高用户的黏性，并且创造更多的收入价值。单纯地从服务费上收费其实很难赚到钱，因为国家对充电的定位是要给用户提供一个非常基础的服务，不能让老百姓负担太重，所以服务费会限价，这是一个大逻辑，必须要去找到除了服务费之外更多的收入来源。

4）智能化回收。我们有这些电池数据和报告之后，我们就可以做到电池的回收。我们会给电池进行估值、销售，所以这个行业有很多下游的朋友跟我们一起做尝试。它可以提升整体交易价值20%，就像赌石，我给了你一个可以看这个石头的工具。整体交易价值提升20%，交易效率提升30%，我有一堆电池大家来看货，它可以变成期货，当它没有退役的时候我就可以预定了，因为我了解它的价值，这样它的整体效率就会提升。

5）负荷智能化调度。我们解决了电池状态，我们就可以提供把充电桩聚合在一起，把它变成虚拟电厂，给电网调度公司提供调度的服务，这个是我们已经跟电网公司在深圳做的合作示范。我们调度的调节误差在1kW以内，响应速度在50毫秒以内。这个模式下，假设一个用户在充电，现在是100kW，调度公司下发一个指令说要紧急限电，需要集中负荷，如果你的充电桩接入到这个负荷当中，充电用户就会显示现在电网公司要调度了，能不能把你这个100kW降低到60kW，但是每度电给你补贴2毛钱，这个钱由调度公司出。用户会自己做选择，有可能出现充电不要钱的情况。但是，运营商也能赚到更多钱，都是调度公司在支付。我们希望后面通过装一个模块就可以做充电桩智能化的改造，能够接入到电网服务，为我们的运营商增收。我认为这个在未来有非常大的前景，一百千瓦的充电桩一千个就已经达到了它的虚拟电厂的调度要求了，一个水电站也就一百万千瓦，等于一万个充电桩，所以这个规模体量是巨大的。

这个过程中，我们主要来构建数字化的网络，探索一些新的模式。以上是我们现在已经达到的数据，我们给电动车累计检测了三百多万次，做了三万多次预警，达到了50GWh电池的量。

昇科能源是从清华大学科技成果的转化的创业团队，我们也得到了很多朋友的关注和支持，也拿到了一些行业的奖项。目前，我们总部在北京，也在宜宾筹划智能制造基地，在郑州筹划回收检测中心，在深圳主要做智慧能源中心，大概是这样一个布局。目前合作的企业包括车企、电池企业、充电桩企业、充电运营商，在座也有非常多的朋友，我们非常开放，希望从基础设施的角度给大家带来更多的服务，我们的理念是合作共赢。

最后是我们的一些案例，新基建主要是跟壳牌、道达尔以及一些其他的伙伴合作的项目；电池检测是跟中国汽车流通协会推荐的卫蓝e站打通后市场的项目，以及跟电盟等多家运营商合作了充电检测等等，在此就不一一列举了。再次感谢主办方给我们提供这样一个机会。我们希望能够跟大家携手一起共建未来，谢谢！


信息来源：中国充电桩网
2022.10.15

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）

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