電動(dòng)汽車如何合理的使用蓄電池

電動(dòng)汽車如何把鋰電池的循環(huán)壽命發(fā)揮出來，使電動(dòng)汽車的綜合使用成本低于燃油車，這是電動(dòng)汽車行業(yè)關(guān)注的課題。本文提出“電動(dòng)汽車廠家應(yīng)成為電池合理使用技術(shù)的主體”的概念，并陳述了理由。接受這個(gè)觀點(diǎn)，并付諸于實(shí)際生產(chǎn)，才能為鋰電池提供合理的工作條件。鋰電池的循環(huán)壽命才有可能充分發(fā)揮出來。

1現(xiàn)實(shí)問題

通常使用鋰電池的電動(dòng)汽車，電池箱總成的價(jià)格約占整車價(jià)格的30~40%。如果采購電池組沒有財(cái)政補(bǔ)貼的支持，用戶就難以接受電池組的更換費(fèi)用。

電池組是由單只電池串并聯(lián)組和成組成的，電池的損壞都不是整組電池都損壞，而是其中個(gè)別但單節(jié)損壞，由于連帶算損壞的放大作用，導(dǎo)致較多的電池?fù)p壞，最終整組電池失去工作能力。

電池最早損壞的原因主要是質(zhì)量散差造成的。電池廠的產(chǎn)品質(zhì)量，是按正態(tài)分布規(guī)律存在的。電池廠質(zhì)量控制如果達(dá)到3個(gè)σ，不合格率是3‰，也就是在1000只電池中，可能有3個(gè)是不合格品。這種質(zhì)量水平，目前國內(nèi)電池廠基本都可達(dá)到。如果控制到4個(gè)σ，不合格率就是十萬分之三，這是一個(gè)難度較大的質(zhì)量要求。既就是達(dá)到這樣的水平，如果1輛乘用車要求達(dá)到200Km的續(xù)行航里程，配置25KWh的電量，每個(gè)18650電池按2.2Ah計(jì)算，就要用3156只電池。就是說，生產(chǎn)30輛這樣配置的電動(dòng)汽車，就有1輛車有隱含的不合格電池。每10萬只電池中有幾個(gè)不合格電池，國內(nèi)只有少數(shù)電池廠能達(dá)到這樣的水平，即使達(dá)到這個(gè)水平，也只能保障30輛車中有一個(gè)隱患電池。這樣的質(zhì)量肯定是無法進(jìn)入市場(chǎng)的。電池的原始質(zhì)量再提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到5個(gè)σ，不合格率就是千萬分之二，不知國內(nèi)那個(gè)廠家能達(dá)到這樣的質(zhì)量水平。可見依靠電池原始質(zhì)量來提高電動(dòng)汽車使用可靠性的的期望，與我們相距多么遙遠(yuǎn)。目前電池廠普遍采用經(jīng)分容柜檢測(cè)容量后，淘汰不合格電池的工藝來提高電池的原始質(zhì)量，完全依靠前端工藝的可靠性尚做不到。

要提高電傳動(dòng)汽車的可靠性，汽車廠應(yīng)明確建立這個(gè)觀念：依靠合理的使用技術(shù)，充分發(fā)揮現(xiàn)有電池的循環(huán)壽命價(jià)值，就是要在在沒有路的荒野上踩出一條路來。如果不建立這樣的觀念，電動(dòng)汽車就在責(zé)怪“電池不爭(zhēng)氣”這個(gè)死胡同里出不來。

電池組發(fā)生故障的頻率，可用圖1來定性的表達(dá)。電池原始質(zhì)量決定的故障范圍，是按正態(tài)分布的，電池原始質(zhì)量的差異，就是曲線的“胖瘦”不同，這個(gè)分布越“瘦”，無故障工作時(shí)間越長，反之亦然。電池的損壞中，如果是個(gè)別單節(jié)損壞，大部分是電池廠的責(zé)任，如果以電池包為單位的電氣單元失效，這是汽車電池組和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的責(zé)任，允許不合理電池組合結(jié)構(gòu)裝車卻是汽車廠的責(zé)任。

但是汽車廠不是這樣認(rèn)識(shí)的。

2汽車廠現(xiàn)在的認(rèn)識(shí)

現(xiàn)在汽車廠對(duì)蓄電池的認(rèn)識(shí)和使用的方法，大致是：

“電池現(xiàn)在質(zhì)量不過關(guān)，電池壞了就是電池廠的責(zé)任?！?/p>

“××電池廠的質(zhì)量包4年，你們電池保用幾年？”

“電池的使用還有什么技術(shù)？還需要人工維護(hù)？”

“你講的蓄電池的技術(shù)，應(yīng)向電池廠說，我們電動(dòng)汽車廠不配屬蓄電池專業(yè)技術(shù)人員?！?/p>

這是我經(jīng)常聽到汽車廠的認(rèn)識(shí)。有了這樣的認(rèn)識(shí)，電動(dòng)汽車的可靠性就會(huì)在原地打轉(zhuǎn)。筆者在一個(gè)省的范圍內(nèi)，就看到幾家電動(dòng)汽車公司，因?yàn)樾铍姵亟M損壞控制不住，耗盡了流動(dòng)資金，最終成為“烈士”。

電池廠為了商業(yè)利益，可以承諾電池保用幾年，汽車廠當(dāng)然也樂意聽到這樣的承諾。對(duì)電池特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解，非電池專業(yè)的人往往是一頭霧水，當(dāng)電池廠沒有實(shí)際工藝及時(shí)檢測(cè)到故障電池的位置，沒有專用設(shè)備更換個(gè)別失效電池，及時(shí)排除電池故障，消除電池的連帶損壞，保用幾年的商業(yè)承諾就只有商業(yè)技巧的含義了。由鉛酸電池延伸到鋰電池上的“免維護(hù)”錯(cuò)誤概念，已經(jīng)根植于許多決策者的認(rèn)識(shí)中，由于用免維護(hù)的方式使用電池，每年浪費(fèi)的社會(huì)資源是天文數(shù)字。

實(shí)際使用中，縮短電池實(shí)際壽命的以下幾個(gè)條件是永恒存在的。

＊電池存在連帶損壞，每次更換的數(shù)量都是多個(gè)單節(jié)電池。

＊BMS的原始保護(hù)限度缺乏定期校準(zhǔn)和檢修，沒有達(dá)到原始設(shè)計(jì)值。

＊由于BMS的損壞，導(dǎo)致電池的不合理超限使用。

＊不能根據(jù)當(dāng)?shù)厥褂铆h(huán)境制定合理有效的的維護(hù)工藝。

解決上述的幾個(gè)問題，顯然不是電池廠能做到的，也不是汽車廠能獨(dú)家做到的。但作為汽車整體技術(shù)的樞紐，也只有汽車廠才能擔(dān)當(dāng)主體責(zé)任。

3汽車廠應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任

以上4個(gè)問題的解決方案，筆者尚未在哪一家電動(dòng)汽車使用說明書和維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)中看到。維護(hù)手冊(cè)常常作為廠家技術(shù)保密的內(nèi)容，公開的內(nèi)容只有“打掃塵土，測(cè)量空載電壓”，這樣的作業(yè)內(nèi)容，都是對(duì)電池內(nèi)在質(zhì)量無影響的無效作業(yè)內(nèi)容。

汽車廠有資格成為主體的理由是：

3.1汽車廠有整車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)權(quán)，理解電池的使用條件后，可以平衡各方面的條件，給電池安放分配合理的空間。包括蓄電池的熱管理結(jié)構(gòu)和電池組和結(jié)構(gòu)。

3.2汽車廠有配套的4S維護(hù)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，增加蓄電池維護(hù)技術(shù)的成本是最低的。

3.3汽車廠根據(jù)BMS的實(shí)際工作狀態(tài)，提出BMS的升級(jí)要求。

3.4蓄電池的使用故障，汽車廠很方便就可收集到。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，就可想電池廠提出改進(jìn)意見。這是最終的質(zhì)量提升反饋環(huán)節(jié)。這些數(shù)據(jù)電池廠要獨(dú)立收集，成本很高，難以實(shí)施。

汽車廠承擔(dān)了上述工作，整車電池的壽命才能穩(wěn)步提升。這需要改變?nèi)加蛙嚂r(shí)代形成的傳統(tǒng)觀念，逐步掌握蓄電池和BMS的核心技術(shù)。

4行業(yè)的技術(shù)積累

在電動(dòng)汽車這個(gè)燒錢的熱門行業(yè)里，現(xiàn)在已經(jīng)站起來的廠家是少數(shù)，多數(shù)熱心人和有興趣者在耗盡資金后都陸續(xù)退出行業(yè)。取消財(cái)政補(bǔ)貼后，是電動(dòng)汽車的冰河期，那時(shí)還能站著說話的，必定是堵住了“電池消耗過大”這個(gè)漏洞的廠家。

要堵住這個(gè)漏洞，基本條件是：

4.1采用新型的電池組和方式，大幅度壓縮甚至完全消除連帶損壞。現(xiàn)在能看到初步效果的就是網(wǎng)絡(luò)組合方式。

4.2有與新型組合結(jié)構(gòu)配套的BMS，該裝置有預(yù)警作用，能早期發(fā)現(xiàn)故障電池的發(fā)展過程和位置。

4.3有人工維護(hù)更換落后電池的工藝和專用設(shè)備。

這三項(xiàng)基本條件，是這項(xiàng)技術(shù)平臺(tái)的三條腿，缺一不可。北京電源協(xié)會(huì)的專家組已經(jīng)積累了許多技術(shù)成果，可為共識(shí)者提供技術(shù)支持。