摘要
電池從30kwh到100kWh,在這個過程中能得到的里程也越來越長。這也是電池往一個電池包發(fā)展的必然動力,可以替換和升級,這是用戶切實的需求。
談一下有關之前的純電動車輛電池管理的一些看法。從總體來看,2017年到2018年是中國第一代純電動汽車三元電池使用的過程,對于汽車企業(yè)來說,過往存量的車子是需要持續(xù)維護的,對于電芯企業(yè)來說,這些都是已經迭代過的技術。隨著應用的深入對于電池衰減和電池安全需要有一些考慮。
1)電池的絕對能量和凈能量
首先講這個概念的時候,我們在解釋這個問題之前,我們首先來看一下電池能量。按照我們國家的標準《GBT 31484-2015 電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法》來說,電池企業(yè)提供的電池,在25℃下完全充電的蓄電池以1C電流放電,低于終止電壓時所放出的能量這是額定的能量,單位是Wh。在車輛申報數(shù)據(jù)的時候,實際是按照這個額定1C的能量來標識的。
但是這個實際的能量并不是這么管控的,在電池管理系統(tǒng)里面,是按照容量Ah來管理,按照荷電狀態(tài)(SOC)是指電池中按照規(guī)定放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比,在理論上SOC狀態(tài)范圍百分比一般是從0%到100%??紤]到化學電池反應特性:閥值邊界,靜態(tài)和動態(tài)差異、倍率差異、估值精度差異等,SOC估值需要留出緩沖區(qū)間,以確保電池時時刻刻工作在安全區(qū)域。因此實際對于客戶來說,真正能用的是一個范圍比如,5%-95%釋放90%的電量。
在這個方面,歐洲的汽車企業(yè)按照自己的做法,一般都會給出兩個數(shù)據(jù),直接把這個使用區(qū)間做了標識。從技術上來看,隨著電池越做越大,處于循環(huán)次數(shù)的整體考慮,從40-50kWh有一個臨界點,開始往90%以上的范圍擴大。
2)初始和結束 BOL和EOL能量
電動汽車也是有老化的,和燃油車一樣,其實未來最終過了XX年XX公里,電池是始終要衰減的。BOL的能量=電池額定能量*SOC窗口EOL的能量=電池額定能量*SOC窗口*電池衰減在這個做法里面,車企所能做的事情,基本上是給出了一個比較長的范圍,然后備注一個電池的70%的容量保持率作為基本的質保條件。或者類似特斯拉這樣不計周期,以電池的安全來兜底。
我們現(xiàn)實的問題是,如果類似i3最早期的版本,一共22kwh,BOL早期18.2kWh,隨著電池總的能量折損到70%,也就是15.4kWh,如果再按照這個窗口開,整個可用電量為12.74kWh,這是現(xiàn)實而骨干的問題。這批早期的2013款的電池是被替換的,升級到了42.2kWh的版本。
根據(jù)歐洲的仿真數(shù)據(jù),3-5年的電池衰減系數(shù)在10%左右,8-10年在20%。正常條件下,觸發(fā)70%的質保條件是不太能發(fā)生的事情。
我在聯(lián)合國EVE有關于電動汽車技術GTR方面,對于電池的衰減,展開了一個全方面的技術立法方面的探討,目標是在2021年6月形成一份文檔。核心的目的,是希望讓車企不要給出70%的情況,而是根據(jù)實際的年數(shù)和里程來給出一個中間過程。預計到這份文件形成,大部分車企會有一個比較合適的衰減系數(shù)。
3)有關安全控制和使用平衡的策略
其實這個是最為讓人擔心的事情,我們知道美國的兩個企業(yè)是通過設置最高電壓或者最高SOC來緩解安全問題的。這個從現(xiàn)實來看,主要是充電控制中,對于SOC估算和校準在小電流下確實使用電壓校準。而從安全統(tǒng)計的角度來看,高SOC狀態(tài)容易引發(fā)熱失控。當然這里存在兩種做法:
強制在BMS里面設定最高的SOC(通用發(fā)布了一個更新,是這么做的,設置到90%)
在中控屏系統(tǒng)里面設定推薦的SOC范圍(最高90%),每次默認跳回來,在長途續(xù)航的時候改回來
小結
個人的看法,其實是電動汽車在發(fā)展過程中,從幾十Ah到200甚至是300Ah的替代,我們都看到了電池從30kwh到100kWh的發(fā)展,在這個過程中能得到的里程也越來越長。在發(fā)展過程階段,過往2-3年的電池放到現(xiàn)在一比,價格又貴能量密度還低。這也是電池往一個電池包發(fā)展的必然動力,可以替換和升級,這是用戶切實的需求。
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原文標題:【浩能科技?電池專欄】如何看待電池能量安全管控
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