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北京匠芯電池科技有限公司技術(shù)總監(jiān) 李鵬飛

　　4月17日，由電池聯(lián)盟、中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專業(yè)委員會、中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會、清華大學、北京理工大學主辦的“第七屆汽車動力蓄電池回收再生暨二次電池回收與再生技術(shù)研討會”在北京隆重召開，北京匠芯電池科技有限公司技術(shù)總監(jiān)李鵬飛在會上做了題為《退役電池包評估與梯次利用技術(shù)研究》的演講。以下為演講全文。

 

　　 （以下內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場文字實錄,未經(jīng)發(fā)言人本人審閱,僅供參考）

 

　　大家下午好，我介紹一下退役電池包的評估與梯次利用。

 

　　剛才很多專家對退役電池包、再生利用、環(huán)境環(huán)保的要求都做了介紹。下面我深入對技術(shù)這方面，退役電池包的評估與梯次利用和大家做一個交流分享。

 

　　匯報分兩部分，比較簡單，一是退役電池包的評估技術(shù)，二是退役電池包梯次利用技術(shù)，就這兩個方面。

 

　　退役電池包的評估技術(shù)，今年在2月份和3月份，國家七部委出臺了退役電池系統(tǒng)管理辦法，3月份又推出了試點工作安排。對于這個管理辦法，從概括上來講，我們認為它就是分了兩個部分，第一部分就是明確了生產(chǎn)責任延伸制，整車企業(yè)作為回收的主體，這個明確了，由其他的企業(yè)，比如電池企業(yè)和新能源汽車拆解企業(yè)，大家互相合作，共同建立退役電池的回收渠道，這是生產(chǎn)責任延伸制。第二張圖，就是全生命周期的追溯系統(tǒng)，這是管理辦法里第二個大內(nèi)容。也就是說，管理辦法里規(guī)定了，電池從電芯生產(chǎn)到PACK組裝，到新能源汽車，整車的調(diào)試匹配，到后期的銷售，到管理有一系列的全生命周期管理。對梯次利用我們分三大塊，監(jiān)控及回收，然后有梯次利用，再生利用，有電池的數(shù)據(jù)，整車的數(shù)據(jù)，比如說數(shù)據(jù)平臺，梯次利用，對于梯次利用來講有整包應用和模組應用，還有民用儲能和工業(yè)的儲能，還有低速電動車的應用場景。在這些場景里，二次退役以后，我們會進入到拆解環(huán)節(jié)，進入到再生利用，這就是一個全生命周期的管理。

 

　　平時我們每次都說退役電池包梯次利用，退役電池包它到底有什么特點呢，我們?yōu)槭裁匆獙λ�進行回收利用呢？退役電池包的特點總結(jié)大概有這五點，一是種類多，分了不同的體系，比如磷酸鐵鋰，三元等。容量不同，電壓平臺不同，比如乘用車大概在40度電左右，公交系統(tǒng)大巴車可能到100—200度電，容量不同，電壓平臺不同。第二是性能下降，這是退役電池包的特點，電池包有容量衰減，功率特性差，一致性差。第三，電池包裝了以后，用戶有沒有過充、過放，有沒有過碰撞等等未知。第四是歷史數(shù)據(jù)比較難得獲得，這里包含電芯數(shù)據(jù)，PACK數(shù)據(jù)，運行數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)是一個保密性質(zhì)的，我們是難得獲得的。第五點就是電氣系統(tǒng)差別大，比如電氣架構(gòu)不同，通訊協(xié)議不同。假設(shè)A主機廠的通訊協(xié)議是一樣，B主機廠的通訊協(xié)議又是一個樣，這一點恰恰是梯次利用里比較難的環(huán)節(jié)，各個廠家的通訊協(xié)議包括里面的數(shù)據(jù)都是不愿意公開的，所以我們退役電池包就有這些問題。

 

　　針對這些問題，我們對電池包怎么樣評估，也就是說怎么樣評估這個電池包能不能用，它的價值是多少，就引入了電池包評估技術(shù)。這是退役電池包評估流程，我們對電池包的研究是從2016年就開始，大體上分為兩種，一種是線下的數(shù)據(jù)，一種是線上數(shù)據(jù)。線下的數(shù)據(jù)，這也是容易理解的，這個包我們可以從車上拆下來，這是一種。另外一種，這個電池包在車上裝著，但是拿不到平臺上的數(shù)據(jù)，我們也歸結(jié)到線下數(shù)據(jù)。還有一類是線上數(shù)據(jù)，這個電池包裝在車上了，車還在正常運行，如果客戶想更換電池包或者賣電池包，我們可以對這樣的電池包進行評估。我們現(xiàn)在將線下的數(shù)據(jù)和線上的數(shù)據(jù)同時傳到公司的監(jiān)控平臺，我們做了一個云的監(jiān)控平臺，會把測試數(shù)據(jù)傳到平臺上。平臺會對這個電池包進行分析處理，評估它的性能，這個平臺上包含了我們現(xiàn)在以北汽新能源為例，所有的電池包的運行數(shù)據(jù)，電池生產(chǎn)數(shù)據(jù)我們都有，還有我一個核心算法，也是在平臺上，所以將兩個測試數(shù)據(jù)傳到平臺上，對電池包進行評估，可以評估它的安全、品質(zhì)、性能。比如說絕緣問題，充電功能怎么樣，內(nèi)部連接狀態(tài)等等，壓差，電池一致性，性能評估等等，這一系列數(shù)據(jù)都可以從平臺上導出來，這是我們的評估流程。
 

　　針對于線下電池包評估流程我單獨拿出來了，現(xiàn)在分成兩種，以后這種線下評估大家也可以按照這種層級去分，比如說分成車端檢測和包端檢測。車端檢測就是電池包在車上，但是我拿到不數(shù)據(jù)，我們會記錄這些信息，比如車輛的型號，是公用還是私用等等一系列信息。通過我們快速評估設(shè)備對這個電池包進行評估，將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控平臺，然后出具評估報告。針對于包端的檢測，電池包拆下來了，我們會對電池包做更詳細信息錄入，如果這個包在車上的時候，我們有一些數(shù)據(jù)是拿不到的，比如說這個電池包有沒有磕碰，我可能從底盤的角度看，但如果這個電池包從車上拿下來以后會有更詳細的信息記錄，比如像電池廠家，材料，電壓容量，連接方式，生產(chǎn)日期，包括這一系列的數(shù)據(jù)，還要對電池包做初步的篩選，這個包我們看一下外觀有沒有問題，內(nèi)部的連接線路怎么樣，初步測試，電芯一致性怎么樣，我們會做一個初步的評估，如果這些條件滿足以后會進入下一輪，用我們的測試設(shè)備進行測試。如果在初步篩選這一階段，比如說這個電池受過碰撞，受過傷，我們在這一輪就把它篩掉了，就再生利用了，就不會進入下一輪的測試，這是我們的測試流程。但是兩個流程最終都要把信息上傳到我的平臺上，我平臺上有算法，有大量的數(shù)據(jù)在里面。
 

　　線下電池包評估方法，我們是通過快速檢測設(shè)備對電池包進行評估。快速檢測測試，主要測試第一個是DC—IR，第二是AC—IR，然后通過分析建模評估它的性能是什么樣，最后評估SOH，電池包的壽命大概是什么樣情況，這是快速測試方法。另外一點，車端檢測，這塊可能從應用場景上來講，可能在戶外或者車的4S店，或者二手車交易市場，我們通過快速檢測設(shè)備可以在不拆電池包的情況下完成電池包的評估。測試方式主要是通過可移動式檢測設(shè)備，我們的優(yōu)勢是測試條件比較寬松，快速檢測設(shè)備是自帶能源，可以把它看成是移動充電車，我們是自帶能源，有一套測試設(shè)備，不限制電能問題，不限制地點，這是第一點。第二點，電池不與車上分離，我們不用把電池包從車上拆下來，直接可以測，這樣平穩(wěn)度比較低。另外對原車來講，我們不會破壞原車的結(jié)構(gòu)。我們采集的信息，采集電池的類型，電壓、容量，充放電測試過程中的電壓、電流，累計充電時間等等，反饋回來的信息通過監(jiān)控平臺，可以看到電池包的安全狀態(tài)是什么樣，維護品質(zhì)是什么樣的，單體的電池的一致性會有一個評價，對電池的容量和檢測狀態(tài)也會給出一個參考值。
 

　　電池包端的檢測，初步篩查，電池包從車上拆下來到工廠里，我們對它做一個初步篩查。主要包括了電池包的外觀，接插件是不是完整，電池外殼也會檢查，內(nèi)部的連接器件是不是松動，還有高壓器件，性能是不是滿足國家要求，最后要通過設(shè)備測一下電壓的一致性，通過電壓的一致性我們來判斷這個包是否適合梯次利用，我們會給它一個評價。
 

　　電池包端檢測，性能評估這塊，這個就是我們梯次利用的評估，是比較適合在梯次利用工廠和電池專業(yè)評測機構(gòu)，比如建梯次利用工廠可以用這套評估方式對電池包進行評估。主要設(shè)備就是大功率的充放電測試機，如果規(guī)模化生產(chǎn)，還需要電池拆解線。在信息采集這塊，跟包端檢測類似，但是我們也會反饋回來類似信息，這個相對于不拆包的會更準確，更精確。
 

　　第二大部分就是線上評估，這塊主要是評估汽車在運行過程中，未滿充滿放狀態(tài)下對應的余能。正常我們標定電池包余能是要做滿充滿放，事實上電池包在使用過程中很難達到滿充滿放的要求，現(xiàn)在這套流程，包括我們的算法，解決了未在滿充滿放狀態(tài)下的余能，以及不同使用工況下容量衰減趨勢和剩余壽命。因為它是線上評估，更多的是基于大數(shù)據(jù)分析這塊，結(jié)合了整車平臺上面的數(shù)據(jù)收集，包括充電數(shù)據(jù)，對整個數(shù)據(jù)進行分析處理，結(jié)合我們的核心算法就可以給出來這樣一個評估結(jié)果。主要解決的問題，第一個電池包在線評估及衰減趨勢，二就是電池包退役時候它的價值，還有它剩余壽命是多少。也就是說通過線上線下評估，我們能給出這個電池包當前有沒有利用價值，利用價值是多少，是這樣的功能。
 

　　線上評估這塊，主要還是通過車輛歷史的運行數(shù)據(jù)和充電數(shù)據(jù)項結(jié)合，對電池包進行云端分析和SOH分析。評測優(yōu)勢，條件比較寬松，線上評估更多的是借助于數(shù)據(jù)上的分析。對電池不需要跟車輛進行分離，成本比較低，我把數(shù)據(jù)從整車廠的平臺接過來，或者從新能源汽車平臺接過來，平臺的數(shù)據(jù)運算，里面有我們的核心算法，之后我們會得出這樣的評估報告。線上評估，目前針對于早期的EV150和EV160，我們做過測試，準確度相對還行。這是我們的核心算法，我們是通過容量增量曲線+峰移的方式做的評估。
 

　　評估案例，舉兩個例子，第一我們選取了EV200新能源汽車，私人車，搭載電池包容量是91.5Ah，表成電壓332V，截止到2017年9月份數(shù)據(jù)分析已經(jīng)行駛里程6.2萬公里，根據(jù)其中充電數(shù)據(jù)對電池容量進行算法估算，選取前100的充電數(shù)據(jù)為訓練數(shù)據(jù)，后60次為測試集合，對車輛實際容量對比擬合，對車輛進行一次滿充滿放的標定，容量計算誤差為5.65%。第二個案例是EV160的新能源汽車，出租車，通過每次充電數(shù)據(jù)估算了車輛兩年來的容量變化，我們估算誤差小于8%。
 

　　這是我們做了一百多臺車的評估，整體的評估誤差在5%—8%之間。強調(diào)一點，這只是150多個車的樣本量得出的結(jié)果，隨著測試樣本量的增加，算法的模式自學習，測試精度是可以提高的。
 

　　上面給大家分享了退役電池包評估這塊，也就是說退役電池包到底怎么樣給它定價，怎么樣評估這個包還能不能進行梯次利用，做了這樣一個交流。下面想跟大家分享一下退役電池包梯次利用環(huán)節(jié)可以做什么。
 

　　還是給大家分享一個案例，退役電池包，提到退役電池包，退役電池包到底能干什么，它有沒有能量，能量剩余多少，我們選取了一個對象，EV160出租車，運行里程20萬，運行時間3年，運行區(qū)域是在北京。對于這個車輛我們進行了測試，容量標定0.57放電容量是59.11Ah，衰減率是26%，也就是說早期的出租車，早期用的電池是在2014年、2015年推出的電池，我們早期的電池運行20萬公里以后容量衰減在26%—28%。也就是說對于早期的電池，容量衰減基本上就是這樣的衰減趨勢換算成現(xiàn)在乘用車上8年12萬公里，對應容量衰減率就是9.5%，10%左右，約800周循環(huán)，后期電池是有很大的利用空間，也就是說退役電池包是可用的。
 

　　退役電池包可用，具體的應用方式可以怎么用呢。現(xiàn)在匠芯大致分為兩種思路，第一種是整包應用，一種是模組應用。整包就是我們經(jīng)過評估以后盡量不拆包應用，這樣可以節(jié)省人工成本，包括測試設(shè)備和檢測過程中出現(xiàn)的其他問題，我們可以減少成本。整包應用的方向，儲能站，這是我們一大方向，就是兆瓦時級別的儲能站。第二就是移動充電站，有兩種，一種是大型的，可以拉三五百度電的，做電力應急。另外就是移動充電包，10度電20度電，比如充電廠建的時候，為了解決充電問題可以建成移動充電包。第二就是模組應用，當電池包在評估過程中有問題，比如說100串的電池包有某幾串是有問題的，不能做整包應用，但是就是這幾串有問題，其他還好，我們就會拆解，拆解到模組的級別進行應用，模組應用現(xiàn)在在做的就是低速電動車，可以應用到48V72V等等低速電動車上，還有充電基站，就是鐵塔這塊。整個電池包應用現(xiàn)在就做到整包利用和模組利用，不涉及到電芯的利用，因為電芯利用拆解太麻煩。
 

　　整包應用這塊，這就是大致的應用圖，現(xiàn)在主要是往儲能的方向發(fā)展，去年北汽新能源發(fā)布了一個節(jié)能計劃，換電站，出儲能站+光伏，充電，我們現(xiàn)在也是在落實這樣的計劃，通過交流母線給電動車充電。大概今年5月份我們會在北汽新能源的蘭谷會放置600度電的儲能站，這是一個示范的作用。
 

　　這是ESS局部的原理圖，現(xiàn)在退役電池包，我們說到了它的特點，不太容易更好利用，我們怎么樣把這么多型號，這么多容量的電池包整合在一起，讓每個都發(fā)揮出最大的價值，我們做了相關(guān)方面的研究，我們用PDU的形式完成電池包的串并聯(lián)，保證每個電池包都能工作在自己所處的平臺，最大發(fā)揮它的價值，交易將不同型號的電池包，不同廠家的電池包，不同材料的電池包，我們放在一個系統(tǒng)里運行，這是我們的研究。
 

　　低速車這塊，模組應用，畫面上這些產(chǎn)品，48V，72V，60V，就是我們根據(jù)電池包的容量，電壓等級做的規(guī)劃，現(xiàn)在這些新能源乘用車電池包比較適合做這些產(chǎn)品，它比較適合做這些產(chǎn)品的。
 

　　我的匯報大致就是這么多，主要是從電池的評估到后面的梯次利用，主要是這些，謝謝大家。