電池維護是電動汽車商業(yè)運行的基礎

1、電池維護是電動汽車商業(yè)運行的基礎鄭州千熙新能源公司 段萬普內容簡介：電動汽車的實施和運行成本，直接決定著這項事業(yè)的命運?，F在許多地方的樣板工程是不能推廣的。本文介紹了電動汽車低成本運行的方案和基本內容，重點說明電動汽車蓄電池維護的基本理念和工藝原理。關鍵詞：電動汽車、換電站、電池維護、BMS電動汽車是正在興起的新興產業(yè)，有各方面的政策支持?，F在各地也都有樣板工程，但基本都沒有進入商業(yè)運行階段。作為商業(yè)運行，成本控制是成功的必要條件。在運行的作業(yè)鏈上，建立充換電站、配置更換電池設施和蓄電池維護是三個主要的環(huán)節(jié)。這三個環(huán)節(jié)任何一個環(huán)節(jié)的失誤，都會導致電動汽車商業(yè)運行的失敗。換電站的基本結構是小型化

2、，車輛在換電站主要是更換和維護電池?，F在許多地方的大型充電站，實際是難以做商業(yè)使用的。主要是自動化程度高，設備造價高，導致折舊到充電價格費用高，總價格已經到8.5元/Kwh。我們的技術方案，可以使可比充電費用降低到3元以下。蓄電池是電動汽車的軟肋，蓄電池的千米消耗量S/Km指標是電動汽車商業(yè)運行的命門。只有把S/Km的折合價格成本控制到低于燃油車的水平，電動汽車才能進入商業(yè)運行。按合肥的租車模式和鄭州租電池的模式，其生命力就在于把蓄電池的消耗量壓縮到較低的水平。政府的財政補貼和優(yōu)惠政策是推進電動汽車發(fā)展的助力，蓄電池消耗量控制技術才是電動汽車商業(yè)運行的基礎，沒有這個基礎，電動汽車就不能從新聞演

3、示階段進入實際使用。鉛酸蓄電池不需要管理系統(tǒng)BMS，就可以商業(yè)運行。鋰電池則必須有BMS，鋰電池的“嬌氣”是由于電池的損壞機理相異所致，許多鋰電池的損壞都是無聲無息的。鋰電池在過充電狀態(tài)析出鋰元素是失火燃燒的先導，所以BMS承擔的監(jiān)控責任是保障性的?，F在電動汽車的BMS，實際只能承擔檢測功能，不能承擔控制內涵包含的“維護”功能。蓄電池的運行質量，核心問題是控制蓄電池組容量的均衡性。蓄電池的不均衡是絕對的，均衡是相對的，不均衡性總是自動向增大的方向發(fā)展。維護的工作就是把均衡性控制到“合理”的范圍?！昂侠怼钡臉藴适强醋非竽切┠男┲笜撕瞳@取這些指標需要投入資金的比例。1電池的使用價值遠沒有被利用蓄電

4、池的循環(huán)壽命有國家標準和實驗數據，現在的普遍情況是用戶遠沒有把蓄電池的使用價值發(fā)揮出來。牽引車用鉛酸電池的循環(huán)壽命GB規(guī)定是750次，按每天一個循環(huán)計算，也應該使用2年。但在游覽車上普遍使用1年2個月左右，電池商家承諾往往保用半年。鋰電池的實驗室循環(huán)壽命都在1500次以上，這個數據雖然在實驗室標準條件下做出的，但是也提供了電池使用的潛在價值范圍。如果我們能提供合理的工作條件，每天一個循環(huán)，可以用4年?，F在實際使用壽命4個月就開始更換電池。造成這一情況的結構性原因是電池組是串聯(lián)工作，N節(jié)電池串聯(lián)，電池組系統(tǒng)的可靠性就降低到1/N。通過及時、合理的人工維護就可以改變這一狀況。人工維護的首要功能是鑒

5、別和區(qū)分電池損壞的責任，確定是哪方面的責任才能繼續(xù)查找下一層次的原因。單靠向電池廠索賠是不能解決根本問題的。小轎車每100Km耗電能10KWh，一輛車電池成本按5萬元計，使用1000個循環(huán)，分時計價按0.35元計算，行駛10萬公里成本與燃油車持平。按現在的統(tǒng)計表明，尚沒有一家電動汽車的蓄電池可以在免維護狀態(tài)達到這個要求，2維護需要蓄電池專業(yè)知識蓄電池屬于電化學產品，它的損壞往往是多方面原因造成的。電池出廠以后的使用狀況，電池廠家是不知道也不能控制的。損壞電池一味要電池廠家賠償是權利不對等商業(yè)行為，電池廠家需要用“保用和賠償”的承諾條件去開發(fā)市場，這也就為用戶不合理使用電池提供了口實?！懊饩S護鉛

6、酸電池”的市場化，就是一個典型的實例。當汽車電池的耗水量由10天加一次減低到每年加一次水的時候，廠家便打出了“免維護”的招牌。許多上層的技術決策人并不了解其中的技術含義，就按“免維護”的概念制定了相應的電源行業(yè)標準，結果使備用電源的鉛酸電池壽命從15年以上下降到現在的4年左右。這種情況在國內外基本一樣。從國際電工協(xié)會制定的閥控電池IEEE1188-2005號標準和國內工信部制定的YDT1970.10-2009號標準，就可以看到這一情況。這兩個標準都提出電池需要維護，但并沒有提出有效地措施。我們在多年的實際維護中，把鉛酸電池的使用壽命成倍的延長，現在已經達到把通信基站蓄電池消耗量降低到5030%

7、的水平。并找到電池損壞的標準系統(tǒng)方面內在原因。修訂其中的內容就意味著否定在職位上行業(yè)專家的意見，其中的技術因素和社會因素交織在一起，盤根錯節(jié)，阻力很大，使這項利國利民的技術成果難以推廣。3組合電池更需要專業(yè)維護維護蓄電池組，主要是控制蓄電池容量的均衡性，調節(jié)并控制使用狀態(tài)，給電池提供合理的環(huán)境條件?，F在用于電動車的BMS總成，都有容量自動均衡功能，生產者都聲稱可以用“能量轉移”方法，達到自動均衡蓄電池組各單節(jié)的功能。實際上是不可能利用這種外電路的功能改變蓄電池自身的電化學性能。而且該功能勢必要增加電池管理系統(tǒng)的復雜程度，甚至造成可靠性顯著下降，曾經發(fā)生過采用能量轉移方式工作的管理系統(tǒng)加劇了鋰離

8、子電池組的老化。容量均衡性的控制必須按實際運行狀態(tài)進行人工調整和控制。其效果分析見圖1.BMS充電時檢測到某電池達到充電上限，就會減少充電電流。放電時檢測到某個電池到達下限，也就限制繼續(xù)放電，這就使一部分電池容量無法利用，如圖1左。通過人工的維護，將其結構容量的不均衡性壓縮到一個小的范圍，如圖1右就可以充分利用蓄電池的容量。要做好這件事，需要從標準、制度、工藝、設備、公司管理幾方面解決實際問題。不是電池的用戶都可以自己承擔的，更不是單純依靠電池廠的質量承諾達到的。鋰離子動力電池目前采用的正極材料為磷酸鐵鋰，負極為石墨類材料，采用多種液態(tài)有機碳酸酯與六氟磷酸組能的電解液，當電池發(fā)生過充時，雖然磷

9、酸鐵鋰的化學性質非常穩(wěn)定，不會發(fā)生各種危險的化學反應，但是此時電解液將被氧化，生成多種可燃性的氣體，并且這些氣體不能在電池的負極發(fā)生復合，重新生成分解前的電解液，因此鋰離子動力電池與鉛酸電池，鎳氫和鎘鎳電池不同，由于缺乏“氧復合”的工作機理，生成的可燃性氣體一方面導致電池內壓迅速增加，甚至發(fā)生爆炸等危險，另一方面產生的大量可燃性氣體也非常容易導致燃燒等危險事故。同時如果電池負極設計不合理，甚至導致負極析鋰，造成電池內部短路，從而產生更嚴重的危害。當鋰離子動力電池發(fā)生過放電時，電池負極的電位迅速上升，有可能導致石墨負極表面SEI膜的破壞，甚至導致負極集流體銅箔的氧化腐蝕。由于電動車采用的電池組通

10、常由幾十只甚至上百只串聯(lián)在一起，因此電池組的電壓變化遠遠大于單只電池的電壓變化，因此即使電池發(fā)生過充或過放也無法從整組電池的電壓變化上看出，但是這將導致單只電池迅速損壞，從而影響整組電池的工作。相對低串數的電池組，由上百只電池串聯(lián)的電動車電池組更容易發(fā)生過充電和過放電，因此必須對電池進行保護。上層決策部門認識到維護會產生效益，組織專業(yè)的維護隊伍，承擔明確的維護責任，連續(xù)的滾動質量控制循環(huán)，是蓄電池維護的必由之路。中國通信行業(yè)曾推廣一些蓄電池維護技術，由于缺乏專業(yè)知識，走了許多彎路，現在仍沒有解決電池使用壽命達到設計壽命的問題。其實學會如何正確使用電池是對電池的最有效的維護。4實施實例鐵道部20

11、04年制定了機車蓄電池維護標準，實施后在5年使用期內蓄電池每年更換率在1%左右，使南方電池的實際使用壽命從2年延長到一個廠修期5年。現在通信行業(yè)實施“在線蓄電池容量維護技術”的地方有四川聯(lián)通，青海聯(lián)通，安徽移動，河北移動，72749部隊等。現在的工藝和專用設備已經達到經一周培訓即可操作，維護后供電時間延長的技術效益當時就可驗證，經濟效益也會逐步顯現出來。維護后電池的消耗量下降，電池引發(fā)的設備事故下降。5電動汽車的蓄電池維護電動汽車鋰電池的維護，正在進行試點。我們在鉛酸蓄電池上積累的經驗，為探索鋰電池的維護做了鋪墊。認為用BMS就可以管好蓄電池，只是一個愿望。類似燃油車的一級保養(yǎng)，二級保養(yǎng)，電動汽車的蓄電池也需要定期配組?，F在尚沒有這方面的標準可參照，也沒一家成功實際的數據可供使用。雖然單體磷酸鐵鋰動力電池工作壽命很長，但是由于電池單體之間的差異較大，同時電池的老化速度不同，導致電池發(fā)生過充和過放的可能性大大增加，由于目前電池管理系統(tǒng)尚不能提供有效地電池運行的動態(tài)數據，為電池維護的工藝提供依據，因此非常有必要從開發(fā)BMS開始，逐步完善對電動車的電池進行維護。配組的中心工作是把容量均衡性控制在指標以內，指標依據使用要求而定。公務用車和出租車可高，家庭用車可低一些。如果按一個標準作業(yè)，會造成蓄電池消耗量增