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1、管理+维护 新能源汽车电池管理系统新理念 (培训课件),方英民 新能源汽车电池成组管理应用技术 专 家 哈尔滨威星动力电源有限公司 董事长,背景介绍：新能源汽车道路曲折与前途光明,新能源汽车“热”随着国家补贴政策的风向标不断变换着“节气”，近年来一直忽冷忽热是不争的事实。从2015年下半年开始的“大热”（补贴峰值）到2016年的“趋冷”（骗补风波引发的国家补贴新政迟迟拖后出台），以至于今年的“慢热”过程（补贴开始退坡），行业变化之快的确有些令人目不暇接。 道路是曲折的,前途是光明的。新能源汽车作为国家顶层设计，其发展战略的大政方针不会变，我们坚信新能源汽车这一创新型产业一定会逐步走出困境，迈向
2、良性发展的轨道。,一、电池组折寿短板效应已在业界发酵,新能源汽车因有国家的大力扶持，对大量跟风涌入的投资人来说不能不说是一个绝佳的投资机会，但不得不看到这个新兴行业投资热的另一面，新能源汽车还是一个相当年轻的行业，在相关技术不断进步的大好形势下，难免还存在一些技术短板需要克服。“电池组折寿短板效应”则是其中一个较难克服的短板。 随着近年来的行业“大布局”不断升级，这一现象逐渐在行业内开始发酵。这一现象的不断扩散难免令主机厂和电池厂及PACK厂之间不和谐声频起，供需矛盾不断升级，主要表现在以下几个方面：,1. 电芯寿命不等于PACK寿命,动力锂离子电池以其优越的性能已广泛应用于新能源汽车领域，成
3、为目前新能源汽车的主流应用。但一些电池厂在宣传电池性能时往往会模糊电芯寿命与电池成组（PACK）寿命的概念。一般通常习惯将电芯3000次以上循环寿命与电池组（PACK）循环寿命混为一谈。目前业界普遍反映的实际情况是，新能源汽车PACK寿命往往受： 1.电池容量一致性； 2.电压的一致性； 3.内组的一致性； 4.自放电率一致性； 5.温度一致性。 等各种影响电池一致性因素的影响，电池成组应用后，随着时间的推移不可避免的会逐渐出现电池组“提前折寿”的现象。任其无序发展PACK寿命能做到800次循环都会是一大关。,2. 趴窝现象频发造成售后队伍庞大,以电动公交为例，目前的情况有相当一部分车辆投入运
4、营仅两年左右就出现“趴窝”现象，有些运营点“趴窝”比例竟高达30%以上。两年甚至三年不到就出现的“趴窝”现象极大的影响了主机厂和购车者的购买热情，由此带来的大量的人力、物力、财力浪费难免令人痛心疾首。国家补贴也仅起到了补贴电池前期投入的作用。 电池厂组建的“庞大”售后队伍疲于奔命 地奔波于各车辆运营现场，电池故障造成 车辆“停摆”的难题仍难以攻克。,3. 频繁换电池会成亏本生意,电池厂及PACK厂为主机厂上公告的新能源汽车配套动力电池的原动力及投资热情，初期大多来源于国家政策的扶持（国补和地补）。 的确，如果电池寿命不出问题通过这种经营模式带来的经济收益还是非常划得来的，用户也会因享受国家补贴
5、政策的红利，可以用极低的价格购买新能源汽车不能不说是一件令人赏心悦目的好事。 但事实上，如果PACK寿命坚持不到五年以致八年，岂不是要在新能源汽车的全寿命周期内要换一到两次电池组PACK。很简单这笔账整体算下来应该是“亏本”的生意。但因为很多人心存侥幸心理，不肯承认这个现实，甚至很多厂家抱有乐观的寄希望：电芯自身出厂一致性好、电芯品质好不用维护也不会出现上述现象，电池组PACK就能保证全寿命周期不出问题，这是某些电池厂及PACK厂的所谓“理论依据”，但现实往往是残酷的，电动公交的“趴窝”现象频发就是对这种“理论依据”的背叛。,我好郁闷，谁来救救我！,4. 产值翻翻 与 债台高筑 之怪圈,“债台
6、高筑”也是当今主机厂与电池厂及PACK厂关系难以和谐的怪圈之一。 据相关行业调查报告披露，电池厂与PACK厂大多虽说是“形势大好，产量、产值翻翻”，经营数字十分好看，但往往因电池寿命短的问题，电池全寿命周期内须多次更换电池，无形中加大了电池组的成本投入，同时不换电池也难以确保主机厂的八年十二万公里的基本需求，结果就出现了主机厂账期不断加大，电池厂与PACK厂现金流常常入不敷出。主机厂因担心电池寿命不保，不肯付全款给电池厂与PACK厂，如果电池厂与PACK厂底子不够厚，很容易造成资金链断裂，经营难以维继的尴尬局面，逼得电池厂与PACK厂不得已转嫁经济危机的唯一途径：就是拖欠上游供货商家的货款。我
7、没拿到钱怎么给你，其理由也算十分充分，互相拖欠货款的怪圈在新能源领域司空见惯。问题也就来了，新能源行业是朝阳产业，自然会吸引大量投资商和巨额资金涌入，又由于由国家政策的保证，理论上算账当然是盈利的，但有没有人去算过这中间需要多次换电池及PACK这笔账，以至于因电池寿命问题而带来的行业间相互拖欠货款的坏习气，想想这种怪相的继续发展必将会带来灾难性后果。可以想象资金链一旦断裂，上游企业因拿不到货款长此以往，将会出现多米诺牌式的企业“倒闭”现象，这种灾难性后果势必会影响到新能源行业的健康发展，十分令人担忧。,二、催生新理念：管理+维护,电动车 趴窝了 怎么办？ 电池PACK提前 折寿了 如何处理？
8、电池的成组 一致性 又如何保证？ 上述怪相的提出绝非危言耸听，新能源领域需大发展大势所趋，那解决的办法有没有？技术是否能有突破？解开这个怪圈的钥匙在哪儿？ 一个全新的解决办法已在业界悄然进行，即管理+维护=电池组全寿命周期保障的新理念，也同时催生出了电池组维保的新型产品电池组维护系统。,三、电动车也需要维保？,众所周知，燃油车5000Km-7500Km需要定期维保已经成为一种约定俗成的行业习惯，那么新能源汽车需不需要维保呢？有人说新能源汽车是高科技产物就应有高科技特色不用维保，电池组有BMS保驾护航也不需维保，事实真的如此吗？答案是否定的，NO！我们今天不去深谈电动车用动力锂离子电池本身的电化
9、学特性，仅从它是占电动车总成本的比重接近一半这样一个关键零部件的事实，就应该得出电池组PACK管理加维护的必要性。 电池组的一致性仅仅依靠电池自身的特性以及电池出厂一致性的保证远远不够，还需要“管理+维护”这样一个全新的理念，在这方面我们付出的代价也许太大了些。比如我们目前BMS管理锂电池还在采用的“主动均衡”和“被动均衡”的均衡策略，从其初衷来看，用意和出发点都是好的，但因为其本身存在不可弥补的设计缺陷，应用效果并不理想，甚至会影响到电池组的循环寿命。后面我们会详细说明。,四、后 BMS时代,BMS（Battery Management System）动力锂离子电池成组技术在电动车应用中不可
10、或缺的重要组成部分。 已成电动车领域的共识。 为电池的成组安全提供保障。即“管理”。 新生事物电池组维护系统。 电池组维护系统通过对PACK中每一只单体电池的精心呵护，可有效地起到抑制各单体电池之间的互差，保持电池的一致性，延长动力锂离子电池的循环寿命。即“维护”。 管理+维护=电池成组全寿命周期的保障。 这一理论在实践中已经得到综合运用并取得显著成果。 此阶段我们称其为“后BMS时代”。,五、被动均衡与主动均衡难以破局,被动均衡因为电路简单、成本低廉至今仍被广泛使用。 其原理是依照电池的电量和电压呈正相关，根据单串电池电压数据，将高电压的电池能量通过电阻放电以与低电压电池的电量保持相等状态，
11、也有以最高电压为判据。 主动均衡是把高能量电池中的能量转移到低能量电池中。 相当于对木板“截长补短”。 “被动均衡”和“主动均衡” 经过近十年的电池成组实践，应用效果并未达到预期。 二者存在一个几近相同的“致命伤”，就是无标准可依； 二者都得不到电池一致性的最终结果。,六、怎么来保证电池组全寿命周期？,我国动力电池延长寿命，技术突破是关键。 管理+维护=电池组全寿命周期的新理念，俨然然成为了动力电池延长寿命的技术突破口。,七、用于电动车的电池组维护仪系列产品,专门针对电动车维保的电池组维护仪应运而生，其核心作用是解决新能源汽车及电力储能行业中所应用锂动力电池组的维护，是关乎“电池组全寿命周期”
12、得以实现的关键技术，也是目前最具可行的电池组一致性差异问题解决方案。,“拜伦斯”牌电池组维护仪系列产品是BMS的延伸产品。 通过十几年的业内经验，威星动力提出对出厂合格的电池组进行“全方位”的管理，在“线上（随车）”增强BMS的管理效能，“线下（车下）”进行维护，创新性“管理加维护”思维的确立，从而使“电池组全寿命周期”得以保障。 该系列产品用以解决锂动力电池的“提前折寿”问题，一经问世，便受到广大主流电池厂的积极响应。 试用结果表明，解决电池一致性效果明显，如应用得当电动车的五年以至于八年十二万公里的目标将会得以实现。,产品介绍,该系列产品的细分市场主要是针对锂动力电池厂、PACK生产厂、整
13、车厂、运营公司和4S店、以及电力储能、通讯基站等相关企业，即具有专业性，又有广泛的市场需求。 按照威星动力的解决方案，每100辆电动大巴需配置电池组维护仪20台。2020年达到500万台电动汽车时，维护仪的需求达到百万台，界时市场需求过百亿，电池组维护仪场应用前景十分广阔。,产品介绍,“拜伦斯”牌电池组维护仪系列产品采用模块化设计 多个具有完备功能的受控的充电模块，一一对应电池组内的各单体电池组成相对通道独立的“补电”系统。结合专有的并充充电控制技术，保证各通道电池达到设定的充电截止电压严格一致，确保动力锂电池组的不均衡度控制在允许的范围内，从而大大提高动力锂电池组的循环使用寿命。 该系列产品
14、支持对每个单体电池电压的实时检测和监控，充电能量的自动测算，并支持测试数据自动保存和导出。 该系列产品采用多重保护功能，确保电池组及充电机本身的安全。,设计原理,设计图示,1. 采用专有的并充控制技术，确保各通道充电效果的高度一致； 2. 采用模块化设计，采用独立的完备功能的充电模块； 3. 支持各电池电压和电流的监测和数据打印； 4. 支持各通道充电时间和充电能量的测算和数据打印； 5. 高可靠性，支持多重保护； 6. 转换效率高，外壳温升低； 7. 体积小，重量轻，便携式设计。,设计特点,八、电池维护技术测试效果,图1 12串锂电池组连续充放电单体电池电压变化曲线 图1中显示了12串锂电池
15、组进行连续充放电实验各节电池电压的变化曲线。可以看出，经过维护后，各节电池的放电曲线基本重合，电池一致性得到有效保护。,九、维护系统的应用案例,某公司180辆电动大巴车的运营情况 其现状是运营不到两年就出现几十辆车辆频繁“趴窝”现象，根本无法满足8年或十二万公里的基本要求。 采用电池组维护技术对电动大巴车电池组进行维护，维护策略为车辆每5000公里或3个月维护一次，一次投入仅几十万元，可节省电池更换资金几千万元，十分划算。 电池厂商售后费用的得到了降低，同时也提升了自身品牌的价值，树立良好的口碑。综合成本的降低有利于在同行内快速提升竞争力。 用户对产品重建信心，实现节能、减排、提效。而对整车厂
16、意义同样重大。,十、维护系统的应用现场,图2 国内某EV运营公司维护现场,图2为国内某EV运营公司维护现场。电池组维护技术经过厂家长期严格数据测试，维护效果非常明显，尤其对电动车的全寿命周期运营意义重大。,十一、 关于维护仪与PACK接口改造的解决方案,拜伦思牌电池组维护仪系专利产品，设计思想非常独到，使用操作十分方便、稳定可靠、维护标准精度高、不怕反接、错接、漏接、便携。请认准拜伦思牌注册商标，尽量不要购买无品牌保证的维护仪，以避免影响维护效果。 维护仪如何对PACK进行维护需要注意以下几点： 1. PACK如没有外接维护端口可根据内部电池串数或模组 数自行改造并加装，也可咨询维护仪厂家建议； 2. PACK如内部没有维护线须改造并加装，要考虑维护线 线径能经得住所设定维护电流最大值，以避免安全隐患； 3. 维护仪维护电流大小可根据PACK内部维护线径粗细自行判定，既要考虑维护效率也要根据维护线径取适度安全值进行维护，以避免安全隐患发生，具体要求可按维护仪厂家建议最好； 4. PACK的维护线及维护端口尽量选用优质品以避免因选用不当
