均衡處理動(dòng)力電池 提升電車?yán)m(xù)航里程 襄陽(yáng)公交破解動(dòng)力電池衰減問(wèn)題實(shí)現(xiàn)新路徑

一、引言

近幾年來(lái)，受大環(huán)境影響，經(jīng)濟(jì)下行。公交作為公益性企業(yè)也不例外，面對(duì)多元化出行沖擊等嚴(yán)峻形勢(shì)，國(guó)內(nèi)公交經(jīng)營(yíng)普遍舉步維艱，各地公交停運(yùn)風(fēng)波時(shí)有發(fā)生。因此，襄陽(yáng)公交自我挖潛，控規(guī)增效，充分發(fā)揮純電動(dòng)公交車優(yōu)勢(shì)，嘗試對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行均衡處理，恢復(fù)純電車?yán)m(xù)航里程，提高電車?yán)寐?，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

二、純電公交優(yōu)勢(shì)與面臨的問(wèn)題

（一）純電動(dòng)公交車的優(yōu)勢(shì)

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

（二）純電動(dòng)公交車面臨的問(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(xiàn)充電時(shí)間延上，續(xù)航里程縮短的問(wèn)題。但最突出的問(wèn)題是：純電動(dòng)公交車在使用一定年限后，動(dòng)力電池衰減，出現(xiàn)單體壓差大，續(xù)航里程不足以滿足實(shí)際營(yíng)運(yùn)需求。

三、襄陽(yáng)公交應(yīng)對(duì)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1588臺(tái)，其中純電車輛897臺(tái)，占比達(dá)56.5 %。有三個(gè)批次的車輛動(dòng)力電池衰減最突出，具體如下：

2016年7月購(gòu)置20臺(tái)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(gòu)置60臺(tái)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(gòu)置25臺(tái)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(tái)純電公交車，使用5-7年后，動(dòng)力電池衰減嚴(yán)重，SOC達(dá)到40%-60%時(shí)開(kāi)始報(bào)警限工，續(xù)航里程只能達(dá)到60-90里左右。因此，需要提升純電公交車的續(xù)航里程，滿足線路運(yùn)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(yīng)用推廣城市，從2016年開(kāi)始每年更新車輛都購(gòu)置純電動(dòng)公交車，對(duì)動(dòng)力電池續(xù)航問(wèn)題也開(kāi)始摸索，不斷尋求探索動(dòng)力電池修復(fù)解決方案。

2018年開(kāi)始嘗試用大功率充電機(jī)對(duì)單體電池充放電，利用萬(wàn)用表實(shí)時(shí)測(cè)量電壓，專人看管，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)造成其他單體出現(xiàn)故障；

2019年采用更換電芯和部分電池補(bǔ)電相結(jié)合的方式修復(fù)電池，新舊電芯不一致，容易出現(xiàn)電池壓差大故障；

2020年通過(guò)電池服務(wù)站購(gòu)買專用電池均衡儀，對(duì)整車電池箱進(jìn)行均衡，一次性可以對(duì)36塊單體進(jìn)行均衡，大大提高整車均衡效率，基本能滿足日常營(yíng)運(yùn)，但使用效果只能維持3-5個(gè)月，未達(dá)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(xiàng)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(duì)比，采用手動(dòng)均衡，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)造成營(yíng)運(yùn)損失，并且實(shí)際使用效果不佳，每年都需要重復(fù)操作；而采購(gòu)主動(dòng)均衡設(shè)備，效率高效果好，不需要反復(fù)拆裝均衡，一次性安裝，幾乎沒(méi)有營(yíng)運(yùn)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(fù)科研機(jī)構(gòu)，就動(dòng)力電池容量提升項(xiàng)目聯(lián)合研發(fā)達(dá)成合作意向，針對(duì)動(dòng)力電池容量提升系統(tǒng)的指標(biāo)優(yōu)化和效果實(shí)測(cè)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(gòu)成木桶的最短木板的長(zhǎng)度，而主動(dòng)均衡類似于木桶效應(yīng)。動(dòng)力電池容量提升系統(tǒng)，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(xiàn)電池組單體電壓性能差距減少，“補(bǔ)救”單體電池壓差大問(wèn)題，最終達(dá)到了提升電池容量的目的，真正做到“為電池補(bǔ)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(tái)控制主機(jī)、數(shù)臺(tái)雙向均衡從機(jī)、一臺(tái)遠(yuǎn)程控制終端、系統(tǒng)分析軟件、系統(tǒng)線束等。

2、工作原理：動(dòng)力電池容量提升系統(tǒng)，相當(dāng)于在車輛上加裝了一套動(dòng)力電池主動(dòng)均衡設(shè)備。車輛停駛或非充電狀態(tài)下，借助低壓蓄電池，持續(xù)對(duì)單體輸出2.5安以內(nèi)的電流，將單體電壓高的電芯能量轉(zhuǎn)移給單體電壓低電芯，對(duì)電壓較高的電芯放電，放出的能量用來(lái)對(duì)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(dá)到100%的電芯B自放電給A和C，三個(gè)電芯再一起充滿；放電時(shí)也是一樣，當(dāng)電芯B剩余電量過(guò)低時(shí)，讓A和C給B充電，實(shí)現(xiàn)電池組的性能整體一致性，最終達(dá)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(cè)效果

截止目前，襄陽(yáng)公交已完成30余臺(tái)動(dòng)力電池的均衡維修，均衡前平均續(xù)航里程61.24公里，加裝主動(dòng)均衡設(shè)備后平均續(xù)航里程160.4公里，最高續(xù)航里程達(dá)到180公里，基本能夠滿足營(yíng)運(yùn)需求。這三批次車輛105臺(tái)全部均衡完，按照目前10米純電動(dòng)車輛價(jià)格120萬(wàn)元/臺(tái)，可節(jié)約車輛采購(gòu)費(fèi)用12232萬(wàn)元，同更換動(dòng)力電池可節(jié)約費(fèi)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(tǒng)獨(dú)立。加裝系統(tǒng)不參與車輛通訊,不影響整車CAN通訊；

2、支持溫度保護(hù)。實(shí)時(shí)監(jiān)控電池溫度及時(shí)反饋至系統(tǒng)平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)異常系統(tǒng)停機(jī)保護(hù)。

3、支持低壓保護(hù)。當(dāng)?shù)蛪盒铍姵卦诠ぷ鬟^(guò)程中電壓小于23V時(shí)，將觸及指令，系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。

4、支持監(jiān)控預(yù)警。后臺(tái)可實(shí)時(shí)展現(xiàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)和電池性能狀態(tài)，對(duì)于性能異常電芯有預(yù)警功能。

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

機(jī)端的過(guò)壓保險(xiǎn)將起到保護(hù)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(tǒng)安裝電池檢測(cè)。對(duì)整車電池全方位檢測(cè)，綜合評(píng)估電池性能，如少量電池性能太差，建議少量更換電池（<整車15%）后加裝主動(dòng)均衡系統(tǒng)，確保效能最大化。

2、系統(tǒng)質(zhì)保。綜合評(píng)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(jiān)控與培訓(xùn)。產(chǎn)品安裝后，我們將實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和電池狀態(tài)，確保產(chǎn)品安全，并針對(duì)客戶開(kāi)展技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)。

（七）動(dòng)力電池均衡成本對(duì)比分析

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

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

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(fèi)用約20余萬(wàn)元/臺(tái)，

3、人工手動(dòng)均衡。單次均衡費(fèi)用約4000元，一臺(tái)設(shè)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(xiàn)壓差過(guò)大，整改頻繁，影響營(yíng)運(yùn)造成的損失。

4、主動(dòng)均衡設(shè)備。一個(gè)模塊5000元，以10.05米純電公交車為例需要5-6個(gè)模塊，加上人工成本，費(fèi)用預(yù)計(jì)3萬(wàn)余元/臺(tái)。

綜述所述，采用主動(dòng)均衡設(shè)備比購(gòu)置新車節(jié)約96%，比更換電池費(fèi)用節(jié)約83%，比人工均衡節(jié)約50%。

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