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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(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)電池專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)、清華大學(xué)、北京理工大學(xué)主辦的“第七屆汽車動(dòng)力蓄電池回收再生暨二次電池回收與再生技術(shù)研討會(huì)”在北京隆重召開(kāi)，北京匠芯電池科技有限公司技術(shù)總監(jiān)李鵬飛在會(huì)上做了題為《退役電池包評(píng)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(chǎng)文字實(shí)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(píng)估與梯次利用。

 

　　剛才很多專家對(duì)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(duì)技術(shù)這方面，退役電池包的評(píng)估與梯次利用和大家做一個(gè)交流分享。

 

　　匯報(bào)分兩部分，比較簡(jiǎn)單，一是退役電池包的評(píng)估技術(shù)，二是退役電池包梯次利用技術(shù)，就這兩個(gè)方面。

 

　　退役電池包的評(píng)估技術(shù)，今年在2月份和3月份，國(guó)家七部委出臺(tái)了退役電池系統(tǒng)管理辦法，3月份又推出了試點(diǎn)工作安排。對(duì)于這個(gè)管理辦法，從概括上來(lái)講，我們認(rèn)為它就是分了兩個(gè)部分，第一部分就是明確了生產(chǎn)責(zé)任延伸制，整車企業(yè)作為回收的主體，這個(gè)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(zé)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(gè)大內(nèi)容。也就是說(shuō)，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(duì)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(shuō)數(shù)據(jù)平臺(tái)，梯次利用，對(duì)于梯次利用來(lái)講有整包應(yīng)用和模組應(yīng)用，還有民用儲(chǔ)能和工業(yè)的儲(chǔ)能，還有低速電動(dòng)車的應(yīng)用場(chǎng)景。在這些場(chǎng)景里，二次退役以后，我們會(huì)進(jìn)入到拆解環(huán)節(jié)，進(jìn)入到再生利用，這就是一個(gè)全生命周期的管理。

 

　　平時(shí)我們每次都說(shuō)退役電池包梯次利用，退役電池包它到底有什么特點(diǎn)呢，我們?yōu)槭裁匆獙?duì)它進(jìn)行回收利用呢？退役電池包的特點(diǎn)總結(jié)大概有這五點(diǎn)，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(tái)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(tái)不同。第二是性能下降，這是退役電池包的特點(diǎn)，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(méi)有過(guò)充、過(guò)放，有沒(méi)有過(guò)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(yùn)行數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)是一個(gè)保密性質(zhì)的，我們是難得獲得的。第五點(diǎn)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(jī)廠的通訊協(xié)議是一樣，B主機(jī)廠的通訊協(xié)議又是一個(gè)樣，這一點(diǎn)恰恰是梯次利用里比較難的環(huán)節(jié)，各個(gè)廠家的通訊協(xié)議包括里面的數(shù)據(jù)都是不愿意公開(kāi)的，所以我們退役電池包就有這些問(wèn)題。

 

　　針對(duì)這些問(wèn)題，我們對(duì)電池包怎么樣評(píng)估，也就是說(shuō)怎么樣評(píng)估這個(gè)電池包能不能用，它的價(jià)值是多少，就引入了電池包評(píng)估技術(shù)。這是退役電池包評(píng)估流程，我們對(duì)電池包的研究是從2016年就開(kāi)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(gè)包我們可以從車上拆下來(lái)，這是一種。另外一種，這個(gè)電池包在車上裝著，但是拿不到平臺(tái)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(gè)電池包裝在車上了，車還在正常運(yùn)行，如果客戶想更換電池包或者賣電池包，我們可以對(duì)這樣的電池包進(jìn)行評(píng)估。我們現(xiàn)在將線下的數(shù)據(jù)和線上的數(shù)據(jù)同時(shí)傳到公司的監(jiān)控平臺(tái)，我們做了一個(gè)云的監(jiān)控平臺(tái)，會(huì)把測(cè)試數(shù)據(jù)傳到平臺(tái)上。平臺(tái)會(huì)對(duì)這個(gè)電池包進(jìn)行分析處理，評(píng)估它的性能，這個(gè)平臺(tái)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(yùn)行數(shù)據(jù)，電池生產(chǎn)數(shù)據(jù)我們都有，還有我一個(gè)核心算法，也是在平臺(tái)上，所以將兩個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)傳到平臺(tái)上，對(duì)電池包進(jìn)行評(píng)估，可以評(píng)估它的安全、品質(zhì)、性能。比如說(shuō)絕緣問(wèn)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(píng)估等等，這一系列數(shù)據(jù)都可以從平臺(tái)上導(dǎo)出來(lái)，這是我們的評(píng)估流程。
 

　　針對(duì)于線下電池包評(píng)估流程我單獨(dú)拿出來(lái)了，現(xiàn)在分成兩種，以后這種線下評(píng)估大家也可以按照這種層級(jí)去分，比如說(shuō)分成車端檢測(cè)和包端檢測(cè)。車端檢測(cè)就是電池包在車上，但是我拿到不數(shù)據(jù)，我們會(huì)記錄這些信息，比如車輛的型號(hào)，是公用還是私用等等一系列信息。通過(guò)我們快速評(píng)估設(shè)備對(duì)這個(gè)電池包進(jìn)行評(píng)估，將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控平臺(tái)，然后出具評(píng)估報(bào)告。針對(duì)于包端的檢測(cè)，電池包拆下來(lái)了，我們會(huì)對(duì)電池包做更詳細(xì)信息錄入，如果這個(gè)包在車上的時(shí)候，我們有一些數(shù)據(jù)是拿不到的，比如說(shuō)這個(gè)電池包有沒(méi)有磕碰，我可能從底盤(pán)的角度看，但如果這個(gè)電池包從車上拿下來(lái)以后會(huì)有更詳細(xì)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(duì)電池包做初步的篩選，這個(gè)包我們看一下外觀有沒(méi)有問(wèn)題，內(nèi)部的連接線路怎么樣，初步測(cè)試，電芯一致性怎么樣，我們會(huì)做一個(gè)初步的評(píng)估，如果這些條件滿足以后會(huì)進(jìn)入下一輪，用我們的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。如果在初步篩選這一階段，比如說(shuō)這個(gè)電池受過(guò)碰撞，受過(guò)傷，我們?cè)谶@一輪就把它篩掉了，就再生利用了，就不會(huì)進(jìn)入下一輪的測(cè)試，這是我們的測(cè)試流程。但是兩個(gè)流程最終都要把信息上傳到我的平臺(tái)上，我平臺(tái)上有算法，有大量的數(shù)據(jù)在里面。
 

　　線下電池包評(píng)估方法，我們是通過(guò)快速檢測(cè)設(shè)備對(duì)電池包進(jìn)行評(píng)估�？焖贆z測(cè)測(cè)試，主要測(cè)試第一個(gè)是DC—IR，第二是AC—IR，然后通過(guò)分析建模評(píng)估它的性能是什么樣，最后評(píng)估SOH，電池包的壽命大概是什么樣情況，這是快速測(cè)試方法。另外一點(diǎn)，車端檢測(cè)，這塊可能從應(yīng)用場(chǎng)景上來(lái)講，可能在戶外或者車的4S店，或者二手車交易市場(chǎng)，我們通過(guò)快速檢測(cè)設(shè)備可以在不拆電池包的情況下完成電池包的評(píng)估。測(cè)試方式主要是通過(guò)可移動(dòng)式檢測(cè)設(shè)備，我們的優(yōu)勢(shì)是測(cè)試條件比較寬松，快速檢測(cè)設(shè)備是自帶能源，可以把它看成是移動(dòng)充電車，我們是自帶能源，有一套測(cè)試設(shè)備，不限制電能問(wèn)題，不限制地點(diǎn)，這是第一點(diǎn)。第二點(diǎn)，電池不與車上分離，我們不用把電池包從車上拆下來(lái)，直接可以測(cè)，這樣平穩(wěn)度比較低。另外對(duì)原車來(lái)講，我們不會(huì)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(cè)試過(guò)程中的電壓、電流，累計(jì)充電時(shí)間等等，反饋回來(lái)的信息通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)，可以看到電池包的安全狀態(tài)是什么樣，維護(hù)品質(zhì)是什么樣的，單體的電池的一致性會(huì)有一個(gè)評(píng)價(jià)，對(duì)電池的容量和檢測(cè)狀態(tài)也會(huì)給出一個(gè)參考值。
 

　　電池包端的檢測(cè)，初步篩查，電池包從車上拆下來(lái)到工廠里，我們對(duì)它做一個(gè)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(huì)檢查，內(nèi)部的連接器件是不是松動(dòng)，還有高壓器件，性能是不是滿足國(guó)家要求，最后要通過(guò)設(shè)備測(cè)一下電壓的一致性，通過(guò)電壓的一致性我們來(lái)判斷這個(gè)包是否適合梯次利用，我們會(huì)給它一個(gè)評(píng)價(jià)。
 

　　電池包端檢測(cè)，性能評(píng)估這塊，這個(gè)就是我們梯次利用的評(píng)估，是比較適合在梯次利用工廠和電池專業(yè)評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)，比如建梯次利用工廠可以用這套評(píng)估方式對(duì)電池包進(jìn)行評(píng)估。主要設(shè)備就是大功率的充放電測(cè)試機(jī)，如果規(guī)�；�生產(chǎn)，還需要電池拆解線。在信息采集這塊，跟包端檢測(cè)類似，但是我們也會(huì)反饋回來(lái)類似信息，這個(gè)相對(duì)于不拆包的會(huì)更準(zhǔn)確，更精確。
 

　　第二大部分就是線上評(píng)估，這塊主要是評(píng)估汽車在運(yùn)行過(guò)程中，未滿充滿放狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的余能。正常我們標(biāo)定電池包余能是要做滿充滿放，事實(shí)上電池包在使用過(guò)程中很難達(dá)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(shì)和剩余壽命。因?yàn)樗�是線上評(píng)估，更多的是基于大數(shù)據(jù)分析這塊，結(jié)合了整車平臺(tái)上面的數(shù)據(jù)收集，包括充電數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，結(jié)合我們的核心算法就可以給出來(lái)這樣一個(gè)評(píng)估結(jié)果。主要解決的問(wèn)題，第一個(gè)電池包在線評(píng)估及衰減趨勢(shì)，二就是電池包退役時(shí)候它的價(jià)值，還有它剩余壽命是多少。也就是說(shuō)通過(guò)線上線下評(píng)估，我們能給出這個(gè)電池包當(dāng)前有沒(méi)有利用價(jià)值，利用價(jià)值是多少，是這樣的功能。
 

　　線上評(píng)估這塊，主要還是通過(guò)車輛歷史的運(yùn)行數(shù)據(jù)和充電數(shù)據(jù)項(xiàng)結(jié)合，對(duì)電池包進(jìn)行云端分析和SOH分析。評(píng)測(cè)優(yōu)勢(shì)，條件比較寬松，線上評(píng)估更多的是借助于數(shù)據(jù)上的分析。對(duì)電池不需要跟車輛進(jìn)行分離，成本比較低，我把數(shù)據(jù)從整車廠的平臺(tái)接過(guò)來(lái)，或者從新能源汽車平臺(tái)接過(guò)來(lái)，平臺(tái)的數(shù)據(jù)運(yùn)算，里面有我們的核心算法，之后我們會(huì)得出這樣的評(píng)估報(bào)告。線上評(píng)估，目前針對(duì)于早期的EV150和EV160，我們做過(guò)測(cè)試，準(zhǔn)確度相對(duì)還行。這是我們的核心算法，我們是通過(guò)容量增量曲線+峰移的方式做的評(píng)估。
 

　　評(píng)估案例，舉兩個(gè)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(wàn)公里，根據(jù)其中充電數(shù)據(jù)對(duì)電池容量進(jìn)行算法估算，選取前100的充電數(shù)據(jù)為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，后60次為測(cè)試集合，對(duì)車輛實(shí)際容量對(duì)比擬合，對(duì)車輛進(jìn)行一次滿充滿放的標(biāo)定，容量計(jì)算誤差為5.65%。第二個(gè)案例是EV160的新能源汽車，出租車，通過(guò)每次充電數(shù)據(jù)估算了車輛兩年來(lái)的容量變化，我們估算誤差小于8%。
 

　　這是我們做了一百多臺(tái)車的評(píng)估，整體的評(píng)估誤差在5%—8%之間。強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，這只是150多個(gè)車的樣本量得出的結(jié)果，隨著測(cè)試樣本量的增加，算法的模式自學(xué)習(xí)，測(cè)試精度是可以提高的。
 

　　上面給大家分享了退役電池包評(píng)估這塊，也就是說(shuō)退役電池包到底怎么樣給它定價(jià)，怎么樣評(píng)估這個(gè)包還能不能進(jìn)行梯次利用，做了這樣一個(gè)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(gè)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(méi)有能量，能量剩余多少，我們選取了一個(gè)對(duì)象，EV160出租車，運(yùn)行里程20萬(wàn)，運(yùn)行時(shí)間3年，運(yùn)行區(qū)域是在北京。對(duì)于這個(gè)車輛我們進(jìn)行了測(cè)試，容量標(biāo)定0.57放電容量是59.11Ah，衰減率是26%，也就是說(shuō)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?cè)缙诘碾姵剡\(yùn)行20萬(wàn)公里以后容量衰減在26%—28%。也就是說(shuō)對(duì)于早期的電池，容量衰減基本上就是這樣的衰減趨勢(shì)換算成現(xiàn)在乘用車上8年12萬(wàn)公里，對(duì)應(yīng)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(shuō)退役電池包是可用的。
 

　　退役電池包可用，具體的應(yīng)用方式可以怎么用呢�，F(xiàn)在匠芯大致分為兩種思路，第一種是整包應(yīng)用，一種是模組應(yīng)用。整包就是我們經(jīng)過(guò)評(píng)估以后盡量不拆包應(yīng)用，這樣可以節(jié)省人工成本，包括測(cè)試設(shè)備和檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的其他問(wèn)題，我們可以減少成本。整包應(yīng)用的方向，儲(chǔ)能站，這是我們一大方向，就是兆瓦時(shí)級(jí)別的儲(chǔ)能站。第二就是移動(dòng)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(yīng)急。另外就是移動(dòng)充電包，10度電20度電，比如充電廠建的時(shí)候，為了解決充電問(wèn)題可以建成移動(dòng)充電包。第二就是模組應(yīng)用，當(dāng)電池包在評(píng)估過(guò)程中有問(wèn)題，比如說(shuō)100串的電池包有某幾串是有問(wèn)題的，不能做整包應(yīng)用，但是就是這幾串有問(wèn)題，其他還好，我們就會(huì)拆解，拆解到模組的級(jí)別進(jìn)行應(yīng)用，模組應(yīng)用現(xiàn)在在做的就是低速電動(dòng)車，可以應(yīng)用到48V72V等等低速電動(dòng)車上，還有充電基站，就是鐵塔這塊。整個(gè)電池包應(yīng)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?yàn)殡娦纠�用拆解太麻煩�?br />  

　　整包應(yīng)用這塊，這就是大致的應(yīng)用圖，現(xiàn)在主要是往儲(chǔ)能的方向發(fā)展，去年北汽新能源發(fā)布了一個(gè)節(jié)能計(jì)劃，換電站，出儲(chǔ)能站+光伏，充電，我們現(xiàn)在也是在落實(shí)這樣的計(jì)劃，通過(guò)交流母線給電動(dòng)車充電。大概今年5月份我們會(huì)在北汽新能源的蘭谷會(huì)放置600度電的儲(chǔ)能站，這是一個(gè)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(shuō)到了它的特點(diǎn)，不太容易更好利用，我們?cè)趺礃影堰@么多型號(hào)，這么多容量的電池包整合在一起，讓每個(gè)都發(fā)揮出最大的價(jià)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(gè)電池包都能工作在自己所處的平臺(tái)，最大發(fā)揮它的價(jià)值，交易將不同型號(hào)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(gè)系統(tǒng)里運(yùn)行，這是我們的研究。
 

　　低速車這塊，模組應(yīng)用，畫(huà)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(jí)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(bào)大致就是這么多，主要是從電池的評(píng)估到后面的梯次利用，主要是這些，謝謝大家。