鉅大LARGE | 點擊量:858次 | 2020年06月28日
干貨|電動汽車如何合理的使用蓄電池
本文提出“電動汽車廠家應成為電池合理使用技術的主體”的概念,并陳述了理由。接受這個觀點,并付諸于實際生產,才能為鋰離子電池供應合理的工作條件。鋰離子電池的循環(huán)壽命才有可能充分發(fā)揮出來。
1現(xiàn)實問題
通常使用鋰離子電池的電動汽車,電池箱總成的價格約占整車價格的30~40%。假如采購電池組沒有財政補貼的支持,用戶就難以接受電池組的更換費用。
電池組是由單只電池串并聯(lián)組和成組成的,電池的損壞都不是整組電池都損壞,而是其中個別但單節(jié)損壞,由于連帶算損壞的放大用途,導致較多的電池損壞,最終整組電池失去工作能力。
電池最早損壞的原因重要是質量散差造成的。電池廠的產品質量,是按正態(tài)分布規(guī)律存在的。電池廠質量控制假如達到3個σ,不合格率是3‰,也就是在1000只電池中,可能有3個是不合格品。這種質量水平,目前國內電池廠基本都可達到。假如控制到4個σ,不合格率就是十萬分之三,這是一個難度較大的質量要求。既就是達到這樣的水平,假如1輛乘用車要求達到200Km的續(xù)行航里程,配置25KWh的電量,每個18650電池按2.2Ah計算,就要用3156只電池。就是說,生產30輛這樣配置的電動汽車,就有1輛車有隱含的不合格電池。每10萬只電池中有幾個不合格電池,國內只有少數(shù)電池廠能達到這樣的水平,即使達到這個水平,也只能保障30輛車中有一個隱患電池。這樣的質量肯定是無法進入市場的。電池的原始質量再提高一個數(shù)量級,達到5個σ,不合格率就是千萬分之二,不知國內那個廠家能達到這樣的質量水平。可見依靠電池原始質量來提高電動汽車使用可靠性的的期望,與我們相距多么遙遠。目前電池廠普遍采用經分容柜檢測容量后,淘汰不合格電池的工藝來提高電池的原始質量,完全依靠前端工藝的可靠性尚做不到。
要提高電傳動汽車的可靠性,汽車廠應明確建立這個觀念:依靠合理的使用技術,充分發(fā)揮現(xiàn)有電池的循環(huán)壽命價值,就是要在在沒有路的荒野上踩出一條路來。假如不建立這樣的觀念,電動汽車就在責怪“電池不爭氣”這個死胡同里出不來。
電池組發(fā)生故障的頻率,可用圖1來定性的表達。電池原始質量決定的故障范圍,是按正態(tài)分布的,電池原始質量的差異,就是曲線的“胖瘦”不同,這個分布越“瘦”,無故障工作時間越長,反之亦然。電池的損壞中,假如是個別單節(jié)損壞,大部分是電池廠的責任,假如以電池包為單位的電氣單元失效,這是汽車電池組和結構設計者的責任,允許不合理電池組合結構裝車卻是汽車廠的責任。
圖1蓄電池組可靠性示意圖
但是汽車廠不是這樣認識的。
2汽車廠現(xiàn)在的認識
現(xiàn)在汽車廠對蓄電池的認識和使用的方法,大致是:
“電池現(xiàn)在質量不過關,電池壞了就是電池廠的責任?!?/p>
“××電池廠的質量包4年,你們電池保用幾年?”
“電池的使用還有什么技術?還要人工維護?”
“你講的蓄電池的技術,應向電池廠說,我們電動汽車廠不配屬蓄電池專業(yè)技術人員?!?/p>
這是我經常聽到汽車廠的認識。有了這樣的認識,電動汽車的可靠性就會在原地打轉。筆者在一個省的范圍內,就看到幾家電動汽車公司,因為蓄電池組損壞控制不住,耗盡了流動資金,最終成為“烈士”。
電池廠為了商業(yè)利益,可以承諾電池保用幾年,汽車廠當然也樂意聽到這樣的承諾。對電池特性和內部結構的理解,非電池專業(yè)的人往往是一頭霧水,當電池廠沒有實際工藝及時檢測到故障電池的位置,沒有專用設備更換個別失效電池,及時排除電池故障,消除電池的連帶損壞,保用幾年的商業(yè)承諾就只有商業(yè)技巧的含義了。由鉛酸電池延伸到鋰離子電池上的“免維護”錯誤概念,已經根植于許多決策者的認識中,由于用免維護的方式使用電池,每年浪費的社會資源是天文數(shù)字。
實際使用中,縮短電池實際壽命的以下幾個條件是永恒存在的。
*電池存在連帶損壞,每次更換的數(shù)量都是多個單節(jié)電池。
*BMS的原始保護限度缺乏定期校準和檢修,沒有達到原始設計值。
*由于BMS的損壞,導致電池的不合理超限使用。
*不能根據當?shù)厥褂铆h(huán)境制定合理有效的的維護工藝。
解決上述的幾個問題,顯然不是電池廠能做到的,也不是汽車廠能獨家做到的。但作為汽車整體技術的樞紐,也只有汽車廠才能擔當主體責任。
3汽車廠應承擔的責任
以上4個問題的解決方法,筆者尚未在哪一家電動汽車使用說明書和維護保養(yǎng)手冊中看到。維護手冊常常作為廠家技術保密的內容,公開的內容只有“打掃塵土,測量空載電壓”,這樣的作業(yè)內容,都是對電池內在質量無影響的無效作業(yè)內容。
汽車廠有資格成為主體的理由是:
3.1汽車廠有整車結構的設計權,理解電池的使用條件后,可以平衡各方面的條件,給電池安放分配合理的空間。包括蓄電池的熱管理結構和電池組和結構。
3.2汽車廠有配套的4S維護系統(tǒng),在這個系統(tǒng)中,新增蓄電池維護技術的成本是最低的。
3.3汽車廠根據BMS的實際工作狀態(tài),提出BMS的升級要求。
3.4蓄電池的使用故障,汽車廠很方便就可收集到。通過對數(shù)據的分析,就可想電池廠提出改進意見。這是最終的質量提升反饋環(huán)節(jié)。這些數(shù)據電池廠要獨立收集,成本很高,難以執(zhí)行。
汽車廠承擔了上述工作,整車電池的壽命才能穩(wěn)步提升。這要改變燃油車時代形成的傳統(tǒng)觀念,逐步掌握蓄電池和BMS的核心技術。
4行業(yè)的技術積累
在電動汽車這個燒錢的熱門行業(yè)里,現(xiàn)在已經站起來的廠家是少數(shù),多數(shù)熱心人和有興趣者在耗盡資金后都陸續(xù)退出行業(yè)。取消財政補貼后,是電動汽車的冰河期,那時還能站著說話的,必定是堵住了“電池消耗過大”這個漏洞的廠家。
要堵住這個漏洞,基本條件是:
4.1采用新型的電池組和方式,大幅度壓縮甚至完全消除連帶損壞。現(xiàn)在能看到初步效果的就是網絡組合方式。
4.2有與新型組合結構配套的BMS,該裝置有預特種途,能早期發(fā)現(xiàn)故障電池的發(fā)展過程和位置。
4.3有人工維護更換落后電池的工藝和專用設備。
這三項基本條件,是這項技術平臺的三條腿,缺一不可。北京電源協(xié)會的專家組已經積累了許多技術成果,可為共識者供應技術支持。
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