鉅大LARGE | 點擊量：430次 | 2023年09月14日
匠芯電池飛：退役電池包評估和梯次利用技術研究
北京匠芯電池科技有限公司技術總監飛
四月十七日，由電池聯盟、我國電子節能技術協會電池專業委員會、我國高科技產業化研究會、清華大學、北京理工大學主辦的第七屆汽車動力蓄電池回收再生暨二次電池回收和再生技術研討會在北京隆重召開，北京匠芯電池科技有限公司技術總監飛在會上做了題為《退役電池包評估和梯次利用技術研究》的演講。以下為演講全文。
（以下內容根據現場文字實錄,未經發言人本人審閱,僅供參考）
大家下午好，我介紹一下退役電池包的評估和梯次利用。
剛才很多專家對退役電池包、再生利用、環境環保的要求都做了介紹。下面我深入對技術這方面，退役電池包的評估和梯次利用和大家做一個交流分享。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
匯報分兩部分，比較簡單，一是退役電池包的評估技術，二是退役電池包梯次利用技術，就這兩個方面。
退役電池包的評估技術，今年在二月份和三月份，國家七部委出臺了退役電池系統管理辦法，三月份又推出了試點工作安排。關于這個管理辦法，從概括上來講，我們認為它就是分了兩個部分，第一部分就是明確了生產責任延伸制，整車公司作為回收的主體，這個明確了，由其他的公司，比如電池公司和新能源汽車拆解公司，大家互相合作，共同建立退役電池的回收渠道，這是生產責任延伸制。第二張圖，就是全生命周期的追溯系統，這是管理辦法里第二個大內容。也就是說，管理辦法里規定了，電池從電芯生產到PACK組裝，到新能源汽車，整車的調試匹配，到后期的銷售，到管理有一系列的全生命周期管理。對梯次利用我們分三大塊，監控及回收，然后有梯次利用，再生利用，有電池的數據，整車的數據，比如說數據平臺，梯次利用，關于梯次利用來講有整包應用和模組應用，還有民用儲能和工業的儲能，還有低速電動汽車的應用場景。在這些場景里，二次退役以后，我們會進入到拆解環節，進入到再生利用，這就是一個全生命周期的管理。
平時我們每次都說退役電池包梯次利用，退役電池包它到底有什么特點呢，我們為何要對它進行回收利用呢？退役電池包的特點總結大概有這五點，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，電壓平臺不同，比如乘用車大概在40度電左右，公交系統大巴車可能到100200度電，容量不同，電壓平臺不同。第二是性能下降，這是退役電池包的特點，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，用戶有沒有過充、過放，有沒有過碰撞等等未知。第四是歷史數據比較難得獲得，這里包含電芯數據，PACK數據，運行數據，這個數據是一個保密性質的，我們是難得獲得的。第五點就是電氣系統差別大，比如電氣架構不同，通訊協議不同。假設A主機廠的通訊協議是相同，B主機廠的通訊協議又是一個樣，這一點恰恰是梯次利用里比較難的環節，各個廠商的通訊協議包括里面的數據都是不愿意公開的，所以我們退役電池包就有這些問題。
針對這些問題，我們對電池包怎么樣評估，也就是說怎么樣評估這個電池包能不能用，它的價值是多少，就引入了電池包評估技術。這是退役電池包評估流程，我們對電池包的研究是從2016年就開始，大體上分為兩種，一種是線下的數據，一種是線上數據。線下的數據，這也是容易理解的，這個包我們可以從車上拆下來，這是一種。另外一種，這個電池包在車上裝著，但是拿不到平臺上的數據，我們也歸結到線下數據。還有一類是線上數據，這個電池包裝在車上了，車還在正常運行，假如客戶想更換電池包或者賣電池包，我們可以對這樣的電池包進行評估。我們現在將線下的數據和線上的數據同時傳到公司的監控平臺，我們做了一個云的監控平臺，會把測試數據傳到平臺上。平臺會對這個電池包進行分析處理，評估它的性能，這個平臺上包含了我們現在以北汽新能源為例，所有的電池包的運行數據，電池生產數據我們都有，還有我一個核心算法，也是在平臺上，所以將兩個測試數據傳到平臺上，對電池包進行評估，可以評估它的安全、品質、性能。比如說絕緣問題，充電功能怎么樣，內部連接狀態等等，壓差，電池一致性，性能評估等等，這一系列數據都可以從平臺上導出來，這是我們的評估流程。
針關于線下電池包評估流程我單獨拿出來了，現在分成兩種，以后這種線下評估大家也可以按照這種層級去分，比如說分成車端檢測和包端檢測。車端檢測就是電池包在車上，但是我拿到不數據，我們會記錄這些信息，比如車輛的型號，是公用還是私用等等一系列信息。通過我們快速評估設備對這個電池包進行評估，將數據上傳到監控平臺，然后出具評估報告。針關于包端的檢測，電池包拆下來了，我們會對電池包做更詳細信息錄入，假如這個包在車上的時候，我們有一些數據是拿不到的，比如說這個電池包有沒有磕碰，我可能從底盤的角度看，但假如這個電池包從車上拿下來以后會有更詳細的信息記錄，比如像電池廠商，材料，電壓容量，連接方式，生產日期，包括這一系列的數據，還要對電池包做初步的篩選，這個包我們看一下外觀有沒有問題，內部的連接線路怎么樣，初步測試，電芯一致性怎么樣，我們會做一個初步的評估，假如這些條件滿足以后會進入下一輪，用我們的測試設備進行測試。假如在初步篩選這一階段，比如說這個電池受過碰撞，受過傷，我們在這一輪就把它篩掉了，就再生利用了，就不會進入下一輪的測試，這是我們的測試流程。但是兩個流程最終都要把信息上傳到我的平臺上，我平臺上有算法，有大量的數據在里面。
線下電池包評估方法，我們是通過快速檢測設備對電池包進行評估。快速檢測測試，重要測試第一個是DCIR，第二是ACIR，然后通過分析建模評估它的性能是什么樣，最后評估SOH，電池包的壽命大概是什么樣情況，這是快速測試方法。另外一點，車端檢測，這塊可能從應用場景上來講，可能在戶外或者車的4S店，或者二手車交易市場，我們通過快速檢測設備可以在不拆電池包的情況下完成電池包的評估。測試方式重要是通過可移動式檢測設備，我們的優勢是測試條件比較寬松，快速檢測設備是自帶能源，可以把它看成是移動充電車，我們是自帶能源，有一套測試設備，不限制電能問題，不限制地點，這是第一點。第二點，電池不和車上分離，我們不用把電池包從車上拆下來，直接可以測，這樣平穩度比較低。另外對原車來講，我們不會破壞原車的結構。我們采集的信息，采集電池的類型，電壓、容量，充放電測試過程中的電壓、電流，累計充電時間等等，反饋回來的信息通過監控平臺，可以看到電池包的安全狀態是什么樣，維護品質是什么樣的，單體的電池的一致性會有一個評價，對電池的容量和檢測狀態也會給出一個參考值。
電池包端的檢測，初步篩查，電池包從車上拆下來到廠里，我們對它做一個初步篩查。重要包括了電池包的外觀，接插件是不是完整，電池外殼也會檢查，內部的連接器件是不是松動，還有高壓器件，性能是不是滿足國家要求，最后要通過設備測一下電壓的一致性，通過電壓的一致性我們來判斷這個包是否適合梯次利用，我們會給它一個評價。
電池包端檢測，性能評估這塊，這個就是我們梯次利用的評估，是比較適合在梯次利用廠和電池專業評測機構，比如建梯次利用廠可以用這套評估方式對電池包進行評估。重要設備就是大功率的充放電測試機，假如規模化生產，還要電池拆解線。在信息采集這塊，跟包端檢測類似，但是我們也會反饋回來類似信息，這個相關于不拆包的會更準確，更精確。
第二大部分就是線上評估，這塊重要是評估汽車在運行過程中，未滿充滿放狀態下對應的余能。正常我們標定電池包余能是要做滿充滿放，事實上電池包在使用過程中很難達到滿充滿放的要求，現在這套流程，包括我們的算法，解決了未在滿充滿放狀態下的余能，以及不同使用工況下容量衰減趨勢和剩余壽命。因為它是線上評估，更多的是基于大數據分析這塊，結合了整車平臺上面的數據收集，包括充電數據，對整個數據進行分析處理，結合我們的核心算法就可以給出來這樣一個評估結果。重要解決的問題，第一個電池包在線評估及衰減趨勢，二就是電池包退役時候它的價值，還有它剩余壽命是多少。也就是說通過線上線下評估，我們能給出這個電池包當前有沒有利用價值，利用價值是多少，是這樣的功能。
線上評估這塊，重要還是通過車輛歷史的運行數據和充電數據項結合，對電池包進行云端分析和SOH分析。評測優勢，條件比較寬松，線上評估更多的是借助于數據上的分析。對電池不要跟車輛進行分離，成本比較低，我把數據從整車廠的平臺接過來，或者從新能源汽車平臺接過來，平臺的數據運算，里面有我們的核心算法，之后我們會得出這樣的評估報告。線上評估，目前針關于早期的EV150和EV160，我們做過測試，準確度相對還行。這是我們的核心算法，我們是通過容量增量曲線+峰移的方式做的評估。
評估案例，舉兩個例子，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年九月份數據分析已經行駛里程6.2萬公里，根據其中充電數據對電池容量進行算法估算，選取前100的充電數據為訓練數據，后60次為測試集合，對車輛實際容量比較擬合，對車輛進行一次滿充滿放的標定，容量計算誤差為5.65%。第二個案例是EV160的新能源汽車，出租車，通過每次充電數據估算了車輛兩年來的容量變化，我們估算誤差小于8%。
這是我們做了一百多臺車的評估，整體的評估誤差在5%8%之間。強調一點，這只是150多個車的樣本量得出的結果，隨著測試樣本量的新增，算法的模式自學習，測試精度是可以提高的。
上面給大家分享了退役電池包評估這塊，也就是說退役電池包到底怎么樣給它定價，怎么樣評估這個包還能不能進行梯次利用，做了這樣一個交流。下面想跟大家分享一下退役電池包梯次利用環節可以做什么。
還是給大家分享一個案例，退役電池包，提到退役電池包，退役電池包到底能干什么，它有沒有能量，能量剩余多少，我們選取了一個對象，EV160出租車，運行里程20萬，運行時間3年，運行區域是在北京。關于這個車輛我們進行了測試，容量標定0.57放電容量是59.11Ah，衰減率是26%，也就是說早期的出租車，早期用的電池是在2014年、2015年推出的電池，我們早期的電池運行20萬公里以后容量衰減在26%28%。也就是說關于早期的電池，容量衰減基本上就是這樣的衰減趨勢換算成現在乘用車上8年12萬公里，對應容量衰減率就是9.5%，10%左右，約800周循環，后期電池是有很大的利用空間，也就是說退役電池包是可用的。
退役電池包可用，具體的應用方式可以怎么用呢。現在匠芯大致分為兩種思路，第一種是整包應用，一種是模組應用。整包就是我們經過評估以后盡量不拆包應用，這樣可以節省人工成本，包括測試設備和檢測過程中出現的其他問題，我們可以減少成本。整包應用的方向，儲能站，這是我們一大方向，就是兆瓦時級別的儲能站。第二就是移動充電站，有兩種，一種是大型的，可以拉三五百度電的，做電力應急。另外就是移動充電包，10度電20度電，比如充電廠建的時候，為了解決充電問題可以建成移動充電包。第二就是模組應用，當電池包在評估過程中有問題，比如說100串的電池包有某幾串是有問題的，不能做整包應用，但是就是這幾串有問題，其他還好，我們就會拆解，拆解到模組的級別進行應用，模組應用現在在做的就是低速電動汽車，可以應用到48V72V等等低速電動汽車上，還有充電基站，就是鐵塔這塊。整個電池包應用現在就做到整包利用和模組利用，不涉及到電芯的利用，因為電芯利用拆解太麻煩。
整包應用這塊，這就是大致的應用圖，現在重要是往儲能的方向發展，去年北汽新能源公布了一個節能計劃，換電站，出儲能站+光伏，充電，我們現在也是在落實這樣的計劃，通過交流母線給電動汽車充電。大概今年五月份我們會在北汽新能源的蘭谷會放置600度電的儲能站，這是一個示范的用途。
這是ESS局部的原理圖，現在退役電池包，我們說到了它的特點，不太容易更好利用，我們怎么樣把這么多型號，這么多容量的電池包整合在一起，讓每個都發揮出最大的價值，我們做了相關方面的研究，我們用PDU的形式完成電池包的串并聯，保證每個電池包都能工作在自己所處的平臺，最大發揮它的價值，交易將不同型號的電池包，不同廠商的電池包，不同材料的電池包，我們放在一個系統里運行，這是我們的研究。
低速車這塊，模組應用，畫面上這些產品，48V，72V，60V，就是我們根據電池包的容量，電壓等級做的規劃，現在這些新能源乘用車電池包比較適合做這些產品，它比較適合做這些產品的。
我的匯報大致就是這么多，重要是從電池的評估到后面的梯次利用，重要是這些，謝謝大家。
