主动均衡电池管理系统VS梯次利用

以下是由电动汽车资源网整理的周逊伟博士的演讲:

随着这两年电动汽车的发展,越来越多的旧电池开始产生,这些旧电池怎么办?怎么回收?我们做新能源电动车是为了改善环境,这么多旧电池出来的时候,我们是对环境的影响是正面的还是负面的?这个时候出台电池梯次利用的政策实际上有非常非常积极的意义,协能科技一直从事电池管理,我们的技术围绕着主动均衡、BMS和电池的梯次利用都有心得体会,借此机会跟大家分享一下。

现在在新能源领域,一个很大的现实问题:电池一致性的问题。电池在使用当中有电池的容量、内阻、电压、自放电等参数都会影响电池的一致性,同时在电池使用过程当中PACK技术的不一样,也会造成电池参数不一样。由于一致性差异的存在,使得成组电池的性能可靠性都低于单体的值。

同时,电池一致性的影响到电池生产成本的增加。不管是做PACK,还是电池使用当中,成组电池一致性是很重要的指标。为了满足一致性的要求,电池生产厂家在电池的分容配阻发生很多的时间,同时降低了每个成品的良率。另外就是电池的一致性也造成了电池的使用成本、维护成本的增加,举个例子,如果是电池容量降到80%,循环一千次和循环两千次成本要增加,而且使用当中要维护,这个成本的增加远远超过最开始的。

另外电池一致性造成很大的问题就是梯次利用的成本增加。梯次利用里面一个很大的问题就是电池的分选、重组,在实际使用当中,这些问题使得电池梯次利用的成本非常高。

有没有什么办法可以缓解一下这方面的困难?改善一下这方面的问题?协能的经验是主动均衡,主动均衡实际上是保持成组电池的充电和放电的一致性,争取在成组电池里面同时充同时放。实际当中成组电池下面的是被动均衡,主动均衡的整体性能和容量在一段时间的运营以后都有比较明显的优势,后面有一些具体的实测的数据跟大家分享。

测下来多家厂商的电池循环寿命都延长一倍左右,我们有自己的算法,同时有高的转换效率和低的功耗,可以实现多级分布式的架构,多种极点可以工作,没有很大的冲突,工作状态是可控。协能的技术路线是从电子模型产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块,最后组成一个均衡的系统。

主动均衡的控制,对实际电池的使用有什么影响?我们做一个人为的破坏实验,有几个电池再充一下,其中另外几个电池放一下,结果就是整个成组电池的情况明显不一致。然后是针对我们加了主动均衡方案以后,我们可以看到电池几乎同时冲满,也同时放满,这个是看到的主动均衡对成组电池的帮助。这是我们在实验室里面14个月的结果,那么传统的被动均衡大概是跑到1000左右。

这是主动均衡比较直接的意义,降低电池的使用成本,同时主动均衡在实际的使用当中,坚持维护比较简单,所以说在降低电池使用成本的同时降低了电池的维护成本,运营维护成本。

另外一个比较有实际意义的是对电池生产的帮助,只要是电池的单体循环寿命、可靠性、安全性是过关的话,对于电池的分容配阻各方面要求会降低,这个电池本身是安全可靠,除非这个电池不安全,配组的时候这方面会降低很多的工作量,这个是可以降低电池的生产成本,减少了电池的生产周期。

另外是可以帮助电池梯次利用,因为电池的梯次利用比较头痛的事情就是旧电池的筛选,存储电池会看到某个电池先冲满,某个先放满,并不说明是坏的,重新梯次利用的时候,怎么样把坏的电池选出来,怎么样做性能的分析,这个是非常花时间的,用主动均衡的方案以后,这一份工作都可以在线完成。同时,由于主动均衡的帮助,整个电池的全生命周期可以得到延伸。

我们最近在杭州有一个演示项目,是整个旧电池的管理梯次利用。我们建立了电池的仓库,把浙江省电动汽车运营公司旧电池统一负责管理,整个车间3000多平方米有6千多箱电池,每箱是5度电,这些旧电池我们进行实时的监控和管理,在电池梯次利用全生命周期的管理当中有发现,以前由于旧电池管理的缺失,电池的损耗非常非常大,管理以后下一步再做的就是电池的梯次利用,我们把电池分选重新的组装,再进行电池的梯次利用,这个在杭州,也欢迎大家来参观,我们有专门建立这样的电池梯次利用的示范基地。

梯次利用以后的结果就是说里程数是在75到80公里之间,这个车2012年开始的市场,那个时候是100公里,传统的只能跑五十几公里左右,这个是比较明显的作用。

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同时我们也把数据进行了一个分析,左上角第一张图是旧电池的充电放电曲线,这个是一个标准箱,里面24节电池,充电的电压差是在300毫伏,放点电压差是250毫伏,这个是2014年的年底测到的数据;把这个方案加上去以后,左边下面的一张图是半年以后,2015年年中跑了冲放电200次左右的数据,我们可以看到充电曲线和放点曲线,冲电的电压差控制在50毫伏,放电的电压差控制在80毫伏,所以说出租车司机的实际使用效果就是行驶的里程数。

我们再看的话,对旧电池的管理,电池的梯次利用这个技术是非常有帮助的,我们也在新乡做了同样的测试,最开始设计是160公里,开始做实验的时候是七十几公里,加上我们方案以后,恢复到160公里左右,车跑了两天,我们就把旧电池里面坏的一个电池选出来,把这个电池更换以后,整个车跑的里程数恢复到138公里,这个是2012年开始跑的车大概,是3年4年以后,160公里的设计,现在还能跑大概130几公里,140不到,所以对旧电池的维护,降低了旧电池的使用成本是非常有帮助的。

最后我想再总结一下,主动均衡对电池的安全性,电池的生产成本,对电池的使用成本,维护成本还有对梯次利用的成本都会有一个很大的好处,第二个就是梯次利用本身是降低电池使用成本的一个必须的过程,同时梯次利用是在座各位企业的社会责任。我们使用新能源车,不希望给社会造成更大的污染,主动均衡对梯次利用还是有很大的帮助。