有关电池系统售后和耐久性的一些考虑

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前端时间遇到这样一个事情,可以和各位探讨。对比纯电动汽车的使用,随着油价的上升,越来越被工具性应用如网约车、出租车所看重,这个是持续的更新,之前这类车辆只有比亚迪在应用磷酸铁锂电芯以E6这个车尝试比较多。而随着更多的车企,推出400公里以上的车型,开始往重载使用的出租车和网约车开始尝试应用。这里客户就提出了有关车辆的动力总成使用里程质保的要求。这体现了客户需求和现在常规的差异:
l 出租车市场质保期限,是从3年30万公里跨越到5年60万公里质保
l 目前国家政策规定电池的质保期是8年12万公里
如下图所示,根据调研,平均的私人使用的纯电动汽车每日40公里行程,每年平均近1万公里。而根据数据统计分析,一般出租车和网约车要开340公里左右,每年的行程要接近12万公里,按照3-5的估算,是确实在40-60万公里。

图1 私人消费车辆和出租车的里程差异
从接下来几年看,如果私人消费市场并没有按照预期打开的话,大家都要开始考虑往重度运营车辆才能回本,通过单位里程的成本来消化车辆的购置成本,这个帐是把长期的使用成本弹到一次性购置上面,而且具有相对比较广泛的需求。
这个事情,也是从一个要求开始变成一个分析评估的任务,来考核我们电池系统的耐久性测试要求,客观来说也分成几个部分:
1) 电池系统的电芯/模组是否OK?这个部分好理解,大家都很清楚,根据需求所需要行驶的里程可以折算出来对应的总的能量数据,再根据实际的工况来评估。由于重载车辆,是重循环寿命,对日历寿命相对考虑比较要稍短一些,主要考虑电芯到时候的整体特性。
在这个部分里面,我们要讨论的主要有几项,在以快充为主、慢充为辅的出租车应用中,电池以抽象的循环寿命和日历寿命的方法怎么来做评估;在实际的车内,因为出租车可用超过原有的80%容量的界限,电芯的最大可用容量和其他参数(如DCR和功率谱折损,OCV特性偏差)设定在什么数值比较合适,容量折损70%还是60%,甚至可以到55%,是否需要以DCR捕捉核算的工况,特别是在不同温度下的增长表来做一个比对。我觉得这里,我们可以根据现有的一些测试方法来讨论。
备注:对于电动汽车而言,有些地方和储能的应用还是有比较大的差距的,由于储能的特点,这几年大家也积累了一些运营的数据信息,我们可以根据一些报告和数据分析,来总结这两者的差异,说实话出租车的应用有点接近于储能的能量调度的价值评估。

图2 电池的寿命预期
2) 电池系统的结构部分如外壳和密封是否OK?
这个方面,主要是核算电池系统的冲击、振动耐久性试验还有全生命周期的密封特性评估,以制定一个完善的检修策略。在国内做纯电动出租车运营的里面,还是有一些这方面的经验供我们来参考的。SAE J 2380-2013 电动汽车电池振动试验,这里主要考察疲劳耐久,考察从原来15万左右的里程延长3倍之后对于壳体的耐久性影响。

图3 各个振动谱用下来,还是之前的2380定的更合理些
3) 电池系统的电气和电子部件,是否OK?
这块是我们讨论的重点,需要涵盖传感器、电池管理检测部分的,特别是AFE部分,还有主BMU的实际工作情况,还有保护器件如接触器、熔丝和电连接部分的耐久特性。因为内容比较多,需要从他们的耐久失效方面去考虑,然后考虑在晚期的失效模式是否会进一步严重化。因此当前的由于非制造、质量因素的售后失效部件,在我们建立一个完整的故障原因管理和失效数据库维护来说就非常关键了,这个数据库和我们的设计提高本身是一起演进的,管好了价值是很高的。由此在每个部件的前期加速寿命实验的设计就省了很多的功夫。

我这里插一句,就是电池管理系统的软件的耐久性。 

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