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提升電車(chē)續航里程 襄陽(yáng)公交破解動(dòng)力電池衰減問(wèn)題實(shí)現

發(fā)布時(shí)間:2024年06月06日 10:22 作者:胡磊 余昆 來(lái)源:公共交通資訊

均衡處理動(dòng)力電池 提升電車(chē)續航里程 襄陽(yáng)公交破解動(dòng)力電池衰減問(wèn)題實(shí)現新路徑

一、引言

近幾年來(lái),受大環(huán)境影響,經(jīng)濟下行。公交作為公益性企業(yè)也不例外,面對多元化出行沖擊等嚴峻形勢,國內公交經(jīng)營(yíng)普遍舉步維艱,各地公交停運風(fēng)波時(shí)有發(fā)生。因此,襄陽(yáng)公交自我挖潛,控規增效,充分發(fā)揮純電動(dòng)公交車(chē)優(yōu)勢,嘗試對動(dòng)力電池進(jìn)行均衡處理,恢復純電車(chē)續航里程,提高電車(chē)利用率,降低企業(yè)運營(yíng)成本。

二、純電公交優(yōu)勢與面臨的問(wèn)題

(一)純電動(dòng)公交車(chē)的優(yōu)勢

純電動(dòng)公交車(chē)能夠減少尾氣排放,改善空氣質(zhì)量;在運行過(guò)程中噪音低,為乘客提供更加舒適的出行體驗;相比傳統燃油汽車(chē),能耗成本更低,經(jīng)測算同級別的純電與混動(dòng)相比,燃材料可節約0.72元/公里,全年可節約5.5萬(wàn)元/臺。

(二)純電動(dòng)公交車(chē)面臨的問(wèn)題

受電池生產(chǎn)工藝及動(dòng)力電池特性,磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的性能在低溫環(huán)境下會(huì )受到影響,出現充電時(shí)間延上,續航里程縮短的問(wèn)題。但最突出的問(wèn)題是:純電動(dòng)公交車(chē)在使用一定年限后,動(dòng)力電池衰減,出現單體壓差大,續航里程不足以滿(mǎn)足實(shí)際營(yíng)運需求。

三、襄陽(yáng)公交應對動(dòng)力電池衰減問(wèn)題

(一)動(dòng)力電池衰減基本情況

目前,襄陽(yáng)公交有公交車(chē)1588臺,其中純電車(chē)輛897臺,占比達56.5 %。有三個(gè)批次的車(chē)輛動(dòng)力電池衰減最突出,具體如下:

2016年7月購置20臺批次,電池容量238Kwh,公告公里跑200公里,使用7年后能跑90公里;

2016年12月購置60臺批次,電池容量176Kwh,公告公里跑220公里,使用7年后能跑60公里。

2018年12月購置25臺批次,電池容量183Kwh,公告公里跑160公里,使用5年后能跑80公里。

該三批次105臺純電公交車(chē),使用5-7年后,動(dòng)力電池衰減嚴重,SOC達到40%-60%時(shí)開(kāi)始報警限工,續航里程只能達到60-90里左右。因此,需要提升純電公交車(chē)的續航里程,滿(mǎn)足線(xiàn)路運營(yíng)需求。

(二)動(dòng)力電池均衡探索歷程

襄陽(yáng)公交作為新能源示范應用推廣城市,從2016年開(kāi)始每年更新車(chē)輛都購置純電動(dòng)公交車(chē),對動(dòng)力電池續航問(wèn)題也開(kāi)始摸索,不斷尋求探索動(dòng)力電池修復解決方案。

2018年開(kāi)始嘗試用大功率充電機對單體電池充放電,利用萬(wàn)用表實(shí)時(shí)測量電壓,專(zhuān)人看管,費時(shí)費力,還會(huì )造成其他單體出現故障;

2019年采用更換電芯和部分電池補電相結合的方式修復電池,新舊電芯不一致,容易出現電池壓差大故障;

2020年通過(guò)電池服務(wù)站購買(mǎi)專(zhuān)用電池均衡儀,對整車(chē)電池箱進(jìn)行均衡,一次性可以對36塊單體進(jìn)行均衡,大大提高整車(chē)均衡效率,基本能滿(mǎn)足日常營(yíng)運,但使用效果只能維持3-5個(gè)月,未達到理想狀態(tài)。

直到2021年,同一家新能源技術(shù)有限公司就動(dòng)力電池容量提升項目進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)取得重大技術(shù)突破,研發(fā)出一款動(dòng)力電池主動(dòng)均衡容量提升產(chǎn)品。

通過(guò)對比,采用手動(dòng)均衡,費時(shí)費力,還會(huì )造成營(yíng)運損失,并且實(shí)際使用效果不佳,每年都需要重復操作;而采購主動(dòng)均衡設備,效率高效果好,不需要反復拆裝均衡,一次性安裝,幾乎沒(méi)有營(yíng)運損失,并且質(zhì)保2年。

(三)動(dòng)力電池主動(dòng)均衡產(chǎn)品介紹

2021年襄陽(yáng)市公交與動(dòng)力電池主動(dòng)均衡修復科研機構,就動(dòng)力電池容量提升項目聯(lián)合研發(fā)達成合作意向,針對動(dòng)力電池容量提升系統的指標優(yōu)化和效果實(shí)測等方面作了大量工作,取得了重大技術(shù)突破。

木桶盛水量的多少,取決于構成木桶的最短木板的長(cháng)度,而主動(dòng)均衡類(lèi)似于木桶效應。動(dòng)力電池容量提升系統,以低壓電瓶為載體,通過(guò)“充低放高”的方式,提升最低單體電壓,降低最高單體電壓,實(shí)現電池組單體電壓性能差距減少,“補救”單體電池壓差大問(wèn)題,最終達到了提升電池容量的目的,真正做到“為電池補齊短板”。具體產(chǎn)品組成及工作原理如下:

1、產(chǎn)品組成:主要包括一臺控制主機、數臺雙向均衡從機、一臺遠程控制終端、系統分析軟件、系統線(xiàn)束等。

2、工作原理:動(dòng)力電池容量提升系統,相當于在車(chē)輛上加裝了一套動(dòng)力電池主動(dòng)均衡設備。車(chē)輛停駛或非充電狀態(tài)下,借助低壓蓄電池,持續對單體輸出2.5安以?xún)鹊碾娏?,將單體電壓高的電芯能量轉移給單體電壓低電芯,對電壓較高的電芯放電,放出的能量用來(lái)對電壓較低的電芯進(jìn)行充電。通過(guò)“充低放高”的方式,主動(dòng)均衡平均各單體電壓。充電時(shí),讓電壓最先達到100%的電芯B自放電給A和C,三個(gè)電芯再一起充滿(mǎn);放電時(shí)也是一樣,當電芯B剩余電量過(guò)低時(shí),讓A和C給B充電,實(shí)現電池組的性能整體一致性,最終達到提升電池容量的目的。

(四)動(dòng)力電池主動(dòng)均衡產(chǎn)品實(shí)測效果

截止目前,襄陽(yáng)公交已完成30余臺動(dòng)力電池的均衡維修,均衡前平均續航里程61.24公里,加裝主動(dòng)均衡設備后平均續航里程160.4公里,最高續航里程達到180公里,基本能夠滿(mǎn)足營(yíng)運需求。這三批次車(chē)輛105臺全部均衡完,按照目前10米純電動(dòng)車(chē)輛價(jià)格120萬(wàn)元/臺,可節約車(chē)輛采購費用12232萬(wàn)元,同更換動(dòng)力電池可節約費用2152萬(wàn)元。

(五)動(dòng)力電池主動(dòng)均衡產(chǎn)品安全保障

1、支持系統獨立。加裝系統不參與車(chē)輛通訊,不影響整車(chē)CAN通訊;

2、支持溫度保護。實(shí)時(shí)監控電池溫度及時(shí)反饋至系統平臺,發(fā)現異常系統停機保護。

3、支持低壓保護。當低壓蓄電池在工作過(guò)程中電壓小于23V時(shí),將觸及指令,系統進(jìn)入休眠狀態(tài)。

4、支持監控預警。后臺可實(shí)時(shí)展現系統工作狀態(tài)和電池性能狀態(tài),對于性能異常電芯有預警功能。

5、支持過(guò)壓保護。均衡設備在工作過(guò)程中如出現電壓異常,從

機端的過(guò)壓保險將起到保護作業(yè),確保充電電壓正常。

(六)動(dòng)力電池主動(dòng)均衡產(chǎn)品售后保障

1、系統安裝電池檢測。對整車(chē)電池全方位檢測,綜合評估電池性能,如少量電池性能太差,建議少量更換電池(<整車(chē)15%)后加裝主動(dòng)均衡系統,確保效能最大化。

2、系統質(zhì)保。綜合評估電池性能,選取最佳方案,非人為損壞,產(chǎn)品質(zhì)保期2年。

3、監控與培訓。產(chǎn)品安裝后,我們將實(shí)時(shí)監控系統和電池狀態(tài),確保產(chǎn)品安全,并針對客戶(hù)開(kāi)展技術(shù)指導和培訓。

(七)動(dòng)力電池均衡成本對比分析

襄陽(yáng)公交純電動(dòng)公交車(chē)以大電量為主,以10米300度電量純電動(dòng)公交車(chē)為例。

1、購置新純電動(dòng)公交車(chē)。價(jià)格近100余萬(wàn)元/臺;

2、更換新的電芯。按照市場(chǎng)價(jià)800-1000元/度電,全部更換新電芯費用約20余萬(wàn)元/臺,

3、人工手動(dòng)均衡。單次均衡費用約4000元,一臺設備,慢充慢放耗時(shí)10天左右,均衡初期效果明顯,使用3-5個(gè)月后,電池依然會(huì )出現壓差過(guò)大,整改頻繁,影響營(yíng)運造成的損失。

4、主動(dòng)均衡設備。一個(gè)模塊5000元,以10.05米純電公交車(chē)為例需要5-6個(gè)模塊,加上人工成本,費用預計3萬(wàn)余元/臺。

綜述所述,采用主動(dòng)均衡設備比購置新車(chē)節約96%,比更換電池費用節約83%,比人工均衡節約50%。

通過(guò)加裝主動(dòng)均衡設備,不僅提高了公司的電池利用率,而且極大的降低了購車(chē)費用和更換電池費用,探索出延長(cháng)電池使用壽命的新技術(shù),踐行創(chuàng )新突破,再創(chuàng )輝煌。

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