主動均衡電池管理系統VS梯次利用

以下是由電動汽車資源網整理的周遜偉博士的演講:

隨著這兩年電動汽車的發展,越來越多的舊電池開始產生,這些舊電池怎么辦?怎么回收?我們做新能源電動車是為了改善環境,這么多舊電池出來的時候,我們是對環境的影響是正面的還是負面的?這個時候出臺電池梯次利用的政策實際上有非常非常積極的意義,協能科技一直從事電池管理,我們的技術圍繞著主動均衡、BMS和電池的梯次利用都有心得體會,借此機會跟大家分享一下。

現在在新能源領域,一個很大的現實問題:電池一致性的問題。電池在使用當中有電池的容量、內阻、電壓、自放電等參數都會影響電池的一致性,同時在電池使用過程當中PACK技術的不一樣,也會造成電池參數不一樣。由于一致性差異的存在,使得成組電池的性能可靠性都低于單體的值。

同時,電池一致性的影響到電池生產成本的增加。不管是做PACK,還是電池使用當中,成組電池一致性是很重要的指標。為了滿足一致性的要求,電池生產廠家在電池的分容配阻發生很多的時間,同時降低了每個成品的良率。另外就是電池的一致性也造成了電池的使用成本、維護成本的增加,舉個例子,如果是電池容量降到80%,循環一千次和循環兩千次成本要增加,而且使用當中要維護,這個成本的增加遠遠超過最開始的。

另外電池一致性造成很大的問題就是梯次利用的成本增加。梯次利用里面一個很大的問題就是電池的分選、重組,在實際使用當中,這些問題使得電池梯次利用的成本非常高。

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充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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有沒有什么辦法可以緩解一下這方面的困難?改善一下這方面的問題?協能的經驗是主動均衡,主動均衡實際上是保持成組電池的充電和放電的一致性,爭取在成組電池里面同時充同時放。實際當中成組電池下面的是被動均衡,主動均衡的整體性能和容量在一段時間的運營以后都有比較明顯的優勢,后面有一些具體的實測的數據跟大家分享。

測下來多家廠商的電池循環壽命都延長一倍左右,我們有自己的算法,同時有高的轉換效率和低的功耗,可以實現多級分布式的架構,多種極點可以工作,沒有很大的沖突,工作狀態是可控。協能的技術路線是從電子模型產生自己的一致性算法,做成芯片,做成芯片以后再做成均衡的模塊,最后組成一個均衡的系統。

主動均衡的控制,對實際電池的使用有什么影響?我們做一個人為的破壞實驗,有幾個電池再充一下,其中另外幾個電池放一下,結果就是整個成組電池的情況明顯不一致。然后是針對我們加了主動均衡方案以后,我們可以看到電池幾乎同時沖滿,也同時放滿,這個是看到的主動均衡對成組電池的幫助。這是我們在實驗室里面14個月的結果,那么傳統的被動均衡大概是跑到1000左右。

這是主動均衡比較直接的意義,降低電池的使用成本,同時主動均衡在實際的使用當中,堅持維護比較簡單,所以說在降低電池使用成本的同時降低了電池的維護成本,運營維護成本。

另外一個比較有實際意義的是對電池生產的幫助,只要是電池的單體循環壽命、可靠性、安全性是過關的話,對于電池的分容配阻各方面要求會降低,這個電池本身是安全可靠,除非這個電池不安全,配組的時候這方面會降低很多的工作量,這個是可以降低電池的生產成本,減少了電池的生產周期。

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另外是可以幫助電池梯次利用,因為電池的梯次利用比較頭痛的事情就是舊電池的篩選,存儲電池會看到某個電池先沖滿,某個先放滿,并不說明是壞的,重新梯次利用的時候,怎么樣把壞的電池選出來,怎么樣做性能的分析,這個是非常花時間的,用主動均衡的方案以后,這一份工作都可以在線完成。同時,由于主動均衡的幫助,整個電池的全生命周期可以得到延伸。

我們最近在杭州有一個演示項目,是整個舊電池的管理梯次利用。我們建立了電池的倉庫,把浙江省電動汽車運營公司舊電池統一負責管理,整個車間3000多平方米有6千多箱電池,每箱是5度電,這些舊電池我們進行實時的監控和管理,在電池梯次利用全生命周期的管理當中有發現,以前由于舊電池管理的缺失,電池的損耗非常非常大,管理以后下一步再做的就是電池的梯次利用,我們把電池分選重新的組裝,再進行電池的梯次利用,這個在杭州,也歡迎大家來參觀,我們有專門建立這樣的電池梯次利用的示范基地。

梯次利用以后的結果就是說里程數是在75到80公里之間,這個車2012年開始的市場,那個時候是100公里,傳統的只能跑五十幾公里左右,這個是比較明顯的作用。

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同時我們也把數據進行了一個分析,左上角第一張圖是舊電池的充電放電曲線,這個是一個標準箱,里面24節電池,充電的電壓差是在300毫伏,放點電壓差是250毫伏,這個是2014年的年底測到的數據;把這個方案加上去以后,左邊下面的一張圖是半年以后,2015年年中跑了沖放電200次左右的數據,我們可以看到充電曲線和放點曲線,沖電的電壓差控制在50毫伏,放電的電壓差控制在80毫伏,所以說出租車司機的實際使用效果就是行駛的里程數。

我們再看的話,對舊電池的管理,電池的梯次利用這個技術是非常有幫助的,我們也在新鄉做了同樣的測試,最開始設計是160公里,開始做實驗的時候是七十幾公里,加上我們方案以后,恢復到160公里左右,車跑了兩天,我們就把舊電池里面壞的一個電池選出來,把這個電池更換以后,整個車跑的里程數恢復到138公里,這個是2012年開始跑的車大概,是3年4年以后,160公里的設計,現在還能跑大概130幾公里,140不到,所以對舊電池的維護,降低了舊電池的使用成本是非常有幫助的。

最后我想再總結一下,主動均衡對電池的安全性,電池的生產成本,對電池的使用成本,維護成本還有對梯次利用的成本都會有一個很大的好處,第二個就是梯次利用本身是降低電池使用成本的一個必須的過程,同時梯次利用是在座各位企業的社會責任。我們使用新能源車,不希望給社會造成更大的污染,主動均衡對梯次利用還是有很大的幫助。