钜大LARGE | 点击量：366次 | 2023年09月14日
匠芯电池飞：退役电池包评估和梯次利用技术研究
北京匠芯电池科技有限公司技术总监飞
四月十七日，由电池联盟、我国电子节能技术协会电池专业委员会、我国高科技产业化研究会、清华大学、北京理工大学主办的第七届汽车动力蓄电池回收再生暨二次电池回收和再生技术研讨会在北京隆重召开，北京匠芯电池科技有限公司技术总监飞在会上做了题为《退役电池包评估和梯次利用技术研究》的演讲。以下为演讲全文。
（以下内容根据现场文字实录,未经发言人本人审阅,仅供参考）
大家下午好，我介绍一下退役电池包的评估和梯次利用。
刚才很多专家对退役电池包、再生利用、环境环保的要求都做了介绍。下面我深入对技术这方面，退役电池包的评估和梯次利用和大家做一个交流分享。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
汇报分两部分，比较简单，一是退役电池包的评估技术，二是退役电池包梯次利用技术，就这两个方面。
退役电池包的评估技术，今年在二月份和三月份，国家七部委出台了退役电池系统管理办法，三月份又推出了试点工作安排。关于这个管理办法，从概括上来讲，我们认为它就是分了两个部分，第一部分就是明确了生产责任延伸制，整车公司作为回收的主体，这个明确了，由其他的公司，比如电池公司和新能源汽车拆解公司，大家互相合作，共同建立退役电池的回收渠道，这是生产责任延伸制。第二张图，就是全生命周期的追溯系统，这是管理办法里第二个大内容。也就是说，管理办法里规定了，电池从电芯生产到PACK组装，到新能源汽车，整车的调试匹配，到后期的销售，到管理有一系列的全生命周期管理。对梯次利用我们分三大块，监控及回收，然后有梯次利用，再生利用，有电池的数据，整车的数据，比如说数据平台，梯次利用，关于梯次利用来讲有整包应用和模组应用，还有民用储能和工业的储能，还有低速电动汽车的应用场景。在这些场景里，二次退役以后，我们会进入到拆解环节，进入到再生利用，这就是一个全生命周期的管理。
平时我们每次都说退役电池包梯次利用，退役电池包它到底有什么特点呢，我们为何要对它进行回收利用呢？退役电池包的特点总结大概有这五点，一是种类多，分了不同的体系，比如磷酸铁锂，三元等。容量不同，电压平台不同，比如乘用车大概在40度电左右，公交系统大巴车可能到100200度电，容量不同，电压平台不同。第二是性能下降，这是退役电池包的特点，电池包有容量衰减，功率特性差，一致性差。第三，电池包装了以后，用户有没有过充、过放，有没有过碰撞等等未知。第四是历史数据比较难得获得，这里包含电芯数据，PACK数据，运行数据，这个数据是一个保密性质的，我们是难得获得的。第五点就是电气系统差别大，比如电气架构不同，通讯协议不同。假设A主机厂的通讯协议是相同，B主机厂的通讯协议又是一个样，这一点恰恰是梯次利用里比较难的环节，各个厂商的通讯协议包括里面的数据都是不愿意公开的，所以我们退役电池包就有这些问题。
针对这些问题，我们对电池包怎么样评估，也就是说怎么样评估这个电池包能不能用，它的价值是多少，就引入了电池包评估技术。这是退役电池包评估流程，我们对电池包的研究是从2016年就开始，大体上分为两种，一种是线下的数据，一种是线上数据。线下的数据，这也是容易理解的，这个包我们可以从车上拆下来，这是一种。另外一种，这个电池包在车上装着，但是拿不到平台上的数据，我们也归结到线下数据。还有一类是线上数据，这个电池包装在车上了，车还在正常运行，假如客户想更换电池包或者卖电池包，我们可以对这样的电池包进行评估。我们现在将线下的数据和线上的数据同时传到公司的监控平台，我们做了一个云的监控平台，会把测试数据传到平台上。平台会对这个电池包进行分析处理，评估它的性能，这个平台上包含了我们现在以北汽新能源为例，所有的电池包的运行数据，电池生产数据我们都有，还有我一个核心算法，也是在平台上，所以将两个测试数据传到平台上，对电池包进行评估，可以评估它的安全、品质、性能。比如说绝缘问题，充电功能怎么样，内部连接状态等等，压差，电池一致性，性能评估等等，这一系列数据都可以从平台上导出来，这是我们的评估流程。
针关于线下电池包评估流程我单独拿出来了，现在分成两种，以后这种线下评估大家也可以按照这种层级去分，比如说分成车端检测和包端检测。车端检测就是电池包在车上，但是我拿到不数据，我们会记录这些信息，比如车辆的型号，是公用还是私用等等一系列信息。通过我们快速评估设备对这个电池包进行评估，将数据上传到监控平台，然后出具评估报告。针关于包端的检测，电池包拆下来了，我们会对电池包做更详细信息录入，假如这个包在车上的时候，我们有一些数据是拿不到的，比如说这个电池包有没有磕碰，我可能从底盘的角度看，但假如这个电池包从车上拿下来以后会有更详细的信息记录，比如像电池厂商，材料，电压容量，连接方式，生产日期，包括这一系列的数据，还要对电池包做初步的筛选，这个包我们看一下外观有没有问题，内部的连接线路怎么样，初步测试，电芯一致性怎么样，我们会做一个初步的评估，假如这些条件满足以后会进入下一轮，用我们的测试设备进行测试。假如在初步筛选这一阶段，比如说这个电池受过碰撞，受过伤，我们在这一轮就把它筛掉了，就再生利用了，就不会进入下一轮的测试，这是我们的测试流程。但是两个流程最终都要把信息上传到我的平台上，我平台上有算法，有大量的数据在里面。
线下电池包评估方法，我们是通过快速检测设备对电池包进行评估。快速检测测试，重要测试第一个是DCIR，第二是ACIR，然后通过分析建模评估它的性能是什么样，最后评估SOH，电池包的寿命大概是什么样情况，这是快速测试方法。另外一点，车端检测，这块可能从应用场景上来讲，可能在户外或者车的4S店，或者二手车交易市场，我们通过快速检测设备可以在不拆电池包的情况下完成电池包的评估。测试方式重要是通过可移动式检测设备，我们的优势是测试条件比较宽松，快速检测设备是自带能源，可以把它看成是移动充电车，我们是自带能源，有一套测试设备，不限制电能问题，不限制地点，这是第一点。第二点，电池不和车上分离，我们不用把电池包从车上拆下来，直接可以测，这样平稳度比较低。另外对原车来讲，我们不会破坏原车的结构。我们采集的信息，采集电池的类型，电压、容量，充放电测试过程中的电压、电流，累计充电时间等等，反馈回来的信息通过监控平台，可以看到电池包的安全状态是什么样，维护品质是什么样的，单体的电池的一致性会有一个评价，对电池的容量和检测状态也会给出一个参考值。
电池包端的检测，初步筛查，电池包从车上拆下来到厂里，我们对它做一个初步筛查。重要包括了电池包的外观，接插件是不是完整，电池外壳也会检查，内部的连接器件是不是松动，还有高压器件，性能是不是满足国家要求，最后要通过设备测一下电压的一致性，通过电压的一致性我们来判断这个包是否适合梯次利用，我们会给它一个评价。
电池包端检测，性能评估这块，这个就是我们梯次利用的评估，是比较适合在梯次利用厂和电池专业评测机构，比如建梯次利用厂可以用这套评估方式对电池包进行评估。重要设备就是大功率的充放电测试机，假如规模化生产，还要电池拆解线。在信息采集这块，跟包端检测类似，但是我们也会反馈回来类似信息，这个相关于不拆包的会更准确，更精确。
第二大部分就是线上评估，这块重要是评估汽车在运行过程中，未满充满放状态下对应的余能。正常我们标定电池包余能是要做满充满放，事实上电池包在使用过程中很难达到满充满放的要求，现在这套流程，包括我们的算法，解决了未在满充满放状态下的余能，以及不同使用工况下容量衰减趋势和剩余寿命。因为它是线上评估，更多的是基于大数据分析这块，结合了整车平台上面的数据收集，包括充电数据，对整个数据进行分析处理，结合我们的核心算法就可以给出来这样一个评估结果。重要解决的问题，第一个电池包在线评估及衰减趋势，二就是电池包退役时候它的价值，还有它剩余寿命是多少。也就是说通过线上线下评估，我们能给出这个电池包当前有没有利用价值，利用价值是多少，是这样的功能。
线上评估这块，重要还是通过车辆历史的运行数据和充电数据项结合，对电池包进行云端分析和SOH分析。评测优势，条件比较宽松，线上评估更多的是借助于数据上的分析。对电池不要跟车辆进行分离，成本比较低，我把数据从整车厂的平台接过来，或者从新能源汽车平台接过来，平台的数据运算，里面有我们的核心算法，之后我们会得出这样的评估报告。线上评估，目前针关于早期的EV150和EV160，我们做过测试，准确度相对还行。这是我们的核心算法，我们是通过容量增量曲线+峰移的方式做的评估。
评估案例，举两个例子，第一我们选取了EV200新能源汽车，私人车，搭载电池包容量是91.5Ah，表成电压332V，截止到2017年九月份数据分析已经行驶里程6.2万公里，根据其中充电数据对电池容量进行算法估算，选取前100的充电数据为训练数据，后60次为测试集合，对车辆实际容量比较拟合，对车辆进行一次满充满放的标定，容量计算误差为5.65%。第二个案例是EV160的新能源汽车，出租车，通过每次充电数据估算了车辆两年来的容量变化，我们估算误差小于8%。
这是我们做了一百多台车的评估，整体的评估误差在5%8%之间。强调一点，这只是150多个车的样本量得出的结果，随着测试样本量的新增，算法的模式自学习，测试精度是可以提高的。
上面给大家分享了退役电池包评估这块，也就是说退役电池包到底怎么样给它定价，怎么样评估这个包还能不能进行梯次利用，做了这样一个交流。下面想跟大家分享一下退役电池包梯次利用环节可以做什么。
还是给大家分享一个案例，退役电池包，提到退役电池包，退役电池包到底能干什么，它有没有能量，能量剩余多少，我们选取了一个对象，EV160出租车，运行里程20万，运行时间3年，运行区域是在北京。关于这个车辆我们进行了测试，容量标定0.57放电容量是59.11Ah，衰减率是26%，也就是说早期的出租车，早期用的电池是在2014年、2015年推出的电池，我们早期的电池运行20万公里以后容量衰减在26%28%。也就是说关于早期的电池，容量衰减基本上就是这样的衰减趋势换算成现在乘用车上8年12万公里，对应容量衰减率就是9.5%，10%左右，约800周循环，后期电池是有很大的利用空间，也就是说退役电池包是可用的。
退役电池包可用，具体的应用方式可以怎么用呢。现在匠芯大致分为两种思路，第一种是整包应用，一种是模组应用。整包就是我们经过评估以后尽量不拆包应用，这样可以节省人工成本，包括测试设备和检测过程中出现的其他问题，我们可以减少成本。整包应用的方向，储能站，这是我们一大方向，就是兆瓦时级别的储能站。第二就是移动充电站，有两种，一种是大型的，可以拉三五百度电的，做电力应急。另外就是移动充电包，10度电20度电，比如充电厂建的时候，为了解决充电问题可以建成移动充电包。第二就是模组应用，当电池包在评估过程中有问题，比如说100串的电池包有某几串是有问题的，不能做整包应用，但是就是这几串有问题，其他还好，我们就会拆解，拆解到模组的级别进行应用，模组应用现在在做的就是低速电动汽车，可以应用到48V72V等等低速电动汽车上，还有充电基站，就是铁塔这块。整个电池包应用现在就做到整包利用和模组利用，不涉及到电芯的利用，因为电芯利用拆解太麻烦。
整包应用这块，这就是大致的应用图，现在重要是往储能的方向发展，去年北汽新能源公布了一个节能计划，换电站，出储能站+光伏，充电，我们现在也是在落实这样的计划，通过交流母线给电动汽车充电。大概今年五月份我们会在北汽新能源的兰谷会放置600度电的储能站，这是一个示范的用途。
这是ESS局部的原理图，现在退役电池包，我们说到了它的特点，不太容易更好利用，我们怎么样把这么多型号，这么多容量的电池包整合在一起，让每个都发挥出最大的价值，我们做了相关方面的研究，我们用PDU的形式完成电池包的串并联，保证每个电池包都能工作在自己所处的平台，最大发挥它的价值，交易将不同型号的电池包，不同厂商的电池包，不同材料的电池包，我们放在一个系统里运行，这是我们的研究。
低速车这块，模组应用，画面上这些产品，48V，72V，60V，就是我们根据电池包的容量，电压等级做的规划，现在这些新能源乘用车电池包比较适合做这些产品，它比较适合做这些产品的。
我的汇报大致就是这么多，重要是从电池的评估到后面的梯次利用，重要是这些，谢谢大家。
