淺談?dòng)嘘P(guān)之前的純電動(dòng)車輛電池管理的一些看法

摘要

電池從30kwh到100kWh，在這個(gè)過程中能得到的里程也越來越長(zhǎng)。這也是電池往一個(gè)電池包發(fā)展的必然動(dòng)力，可以替換和升級(jí)，這是用戶切實(shí)的需求。

談一下有關(guān)之前的純電動(dòng)車輛電池管理的一些看法。從總體來看，2017年到2018年是中國(guó)第一代純電動(dòng)汽車三元電池使用的過程，對(duì)于汽車企業(yè)來說，過往存量的車子是需要持續(xù)維護(hù)的，對(duì)于電芯企業(yè)來說，這些都是已經(jīng)迭代過的技術(shù)。隨著應(yīng)用的深入對(duì)于電池衰減和電池安全需要有一些考慮。

1）電池的絕對(duì)能量和凈能量

首先講這個(gè)概念的時(shí)候，我們?cè)诮忉屵@個(gè)問題之前，我們首先來看一下電池能量。按照我們國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)《GBT 31484-2015 電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)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(shí)所放出的能量這是額定的能量，單位是Wh。在車輛申報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)候，實(shí)際是按照這個(gè)額定1C的能量來標(biāo)識(shí)的。

但是這個(gè)實(shí)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(xué)電池反應(yīng)特性：閥值邊界，靜態(tài)和動(dòng)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(shí)時(shí)刻刻工作在安全區(qū)域。因此實(shí)際對(duì)于客戶來說，真正能用的是一個(gè)范圍比如，5%-95%釋放90%的電量。

在這個(gè)方面，歐洲的汽車企業(yè)按照自己的做法，一般都會(huì)給出兩個(gè)數(shù)據(jù)，直接把這個(gè)使用區(qū)間做了標(biāo)識(shí)。從技術(shù)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(gè)臨界點(diǎn)，開始往90%以上的范圍擴(kuò)大。

2）初始和結(jié)束 BOL和EOL能量

電動(dòng)汽車也是有老化的，和燃油車一樣，其實(shí)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(gè)做法里面，車企所能做的事情，基本上是給出了一個(gè)比較長(zhǎng)的范圍，然后備注一個(gè)電池的70%的容量保持率作為基本的質(zhì)保條件。或者類似特斯拉這樣不計(jì)周期，以電池的安全來兜底。

我們現(xiàn)實(shí)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(gè)窗口開，整個(gè)可用電量為12.74kWh，這是現(xiàn)實(shí)而骨干的問題。這批早期的2013款的電池是被替換的，升級(jí)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(zhì)保條件是不太能發(fā)生的事情。

我在聯(lián)合國(guó)EVE有關(guān)于電動(dòng)汽車技術(shù)GTR方面，對(duì)于電池的衰減，展開了一個(gè)全方面的技術(shù)立法方面的探討，目標(biāo)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(shí)際的年數(shù)和里程來給出一個(gè)中間過程。預(yù)計(jì)到這份文件形成，大部分車企會(huì)有一個(gè)比較合適的衰減系數(shù)。

3）有關(guān)安全控制和使用平衡的策略

其實(shí)這個(gè)是最為讓人擔(dān)心的事情，我們知道美國(guó)的兩個(gè)企業(yè)是通過設(shè)置最高電壓或者最高SOC來緩解安全問題的。這個(gè)從現(xiàn)實(shí)來看，主要是充電控制中，對(duì)于SOC估算和校準(zhǔn)在小電流下確實(shí)使用電壓校準(zhǔn)。而從安全統(tǒng)計(jì)的角度來看，高SOC狀態(tài)容易引發(fā)熱失控。當(dāng)然這里存在兩種做法：

強(qiáng)制在BMS里面設(shè)定最高的SOC（通用發(fā)布了一個(gè)更新，是這么做的，設(shè)置到90%）

在中控屏系統(tǒng)里面設(shè)定推薦的SOC范圍（最高90%），每次默認(rèn)跳回來，在長(zhǎng)途續(xù)航的時(shí)候改回來

小結(jié)

個(gè)人的看法，其實(shí)是電動(dòng)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(gè)過程中能得到的里程也越來越長(zhǎng)。在發(fā)展過程階段，過往2-3年的電池放到現(xiàn)在一比，價(jià)格又貴能量密度還低。這也是電池往一個(gè)電池包發(fā)展的必然動(dòng)力，可以替換和升級(jí)，這是用戶切實(shí)的需求。

編輯：jq