须弥山大会——李玉军：动力电池梯次利用实践及思考
时间: 2019-03-31 13:38
来源: 汽车总站
作者: sun
2019年3月30日，第二届须弥山大会在江苏常州举行。会议由江苏省新能源汽车智慧能源装备创新中心主办，星星充电、江苏智行未来汽车研究院共同承办。会议围绕“共攀须弥，技术峰会”展开主旨探讨，与会嘉宾涵盖政产学研媒八百多人。
北汽新能源研究院院长李玉军发表了主题为“动力电池梯次利用实践及思考”的演讲，以下为讲话实录。
大家下午好，下面我跟大家分享一下北汽新能源在过去3-5年在动力电车梯次利用做的一些做法，包括我们的一些想法，不见得成熟，反正跟大家交流，抛个砖。
今天我们重点是讲动力电池的回收，因为实际上现在可以看到，这个回收已经成为包括2018年，国家包括各个企业积极在探索回收这一块。2018年新能源累计销售已经超过了300万辆，另外电池的配套量也逐年在增加，所以这么大量的电池从车下推下来如何来处理，已经成了大家比较关注的一个方向。
这个是我们统计了电化学储能在储能比例的，2018年电化学储能的规模已经到了3.5吉瓦时，同比增长了288%。这个是从2018年开始工信部牵头出的关于动力电池梯次利用的一些相关政策。
接下来跟大家简单分享一下北汽在动力电池梯次利用以及回收这块的布局，北汽集团全面电动化，不仅仅是北汽新能源在做新能源汽车，包括其他的兄弟单位也已经开始在做电动汽车。相应的动力电池的梯次利用，包括回收，实际上这块有几个业务板块。
第一个板块就是北汽新能源旗下的，成立的匠芯电池公司，从2016年成立专门是做动力电池评估跟梯次利用的一些技术。与此同时，我们2017年也推出了擎天柱计划，实际上当时主要的想法还是想把换电、风能，还有光、梯次利用结合在一起。与此同时还有鹏龙板块，也在做一些整车拆解，包括动力电池梯次利用的业务。
北汽新能源刚才也讲了，在模式这块我们提出了一个擎天柱计划，也就是叫光储换电一体的思路，包括梯次利用也都在做。
接下来跟大家介绍一下相匠芯这块，2016年成立，到现在快3年了，主要是在做评估跟梯次利用的业务。
接下来跟大家分享一下电池的评估，目前大概梳理了一下，动力电池有几痛点，比如说在运营环节，对网约车租赁，实际上他们有这个需求了解车辆实时的状态，包括保险，也需要评估，正在使用车辆的残值。
那么整车厂也想了解电池的状态，用于优化、设计，包括做主动的保养维修等等，这个是在运营环节。在交易环节，实际上上午有些专家在讲，新能源汽车交易时残值过低。实际上这里有一个最大的问题，大家对于电动汽车残值的评估实际上没底，这也是一方面，所以这里二手车交易，还有一些包括检测难度也比较大。
在报废环节，如果车跟电分离之后，这里目前的一个标准，余能检测这个标准大概是按照0.2C倍率去做的话，大概一个电池有可能需要10几个小时，这样对于大量的电池退役之后，这也是一个最大的难题。所以我们觉得检测和评估应该是梯次利用最关键的，或者是很重要的环节。
这块是我们做电池评估的一个思路，不见得对，现在按照这个方向在走。我们有几个维度，第一个维度电芯实验的数据库，我们通过整车厂或者电池厂，把新电池寿命的数据，包括充电的性能数据建立起来。
第二个因为一个电芯搭载不同的车，在不同的车个个体持证，电压、电流包括车型，以及行驶的续驶里程这块的信息。
另外要想做评估，我们还想把多线的数据有机的结合，车辆的监控平台，包括历史数据等等，我们也要把它输入进来。
当然，有了这些数据之后还要有一个评估的算法，现在我们这边大概做的结果是，这个算法针对与不同的电池，不同的应用场景，应该采用不同的算法。所以这样我们也构建了一个评估的算法库。通过这四个维度来进行电池性能状态的评估。
这是第一种算法，基于单次充电数据的SOH的快速评估算法，目前我们的目标是要做到5分钟内对这个电池做一个相对准确的评估。
第二种算法基于电池退役前历史的大数据，或者利用神经网络来做这个评估。这个实际上精度会有所下降，但相对来说对于量比较大，做分选我们觉得这个算法还是有一定的作用。
这是基于融合模型的寿命，要做电池寿命的预测。这个主要是在车辆运营环境，或者说梯次电池在做储能或者是二次利用时，它的价值在于来预测这个电池能不能用，或者能用多久。
这个是刚才也讲了，这个是我们的一个架构，首先要找到电池和电池包的精准，包括详细的数据。接下来我们利用整车厂或者是监控平台的车辆运营的历史数据。同时，我们也会增加一些线下快速检测的数据，这个数据实际上有两类，一类用线下的设备。另外一类比如说现在充电桩的数据，都可以为我所用。把这些输入进去以后，我们来做评估。目前已经接入的车9.8万辆，充电桩大概5万多个数据，基于这些数据我们来做电池的快速评估。
这是目前的一些数据，目前有32款电芯，64款种类，还有149款电芯，123款车型，20多个品牌。目前的目标是不仅限于北汽内部的车，还是想面向行业的这种。
这个应用刚才跟各位老师已经分享了，一个是车主日常电池的检测。我们这块明年北汽我们有一个充电吧，在那个APP上会免费推出，就像360免费体检一样，我们会推出车辆的免费体检，就是您在进入快充厂进行充电的时候，实际上通过那个充电数据可以对电池状态做一个评估，包括对使用车辆的习惯做一些提示，另外一个二手车交易，还有4S店保养和维修以及年检服务。
接下来跟大家探讨一下，等电池下来之后，或者没下来，还有残值的情况在做梯次利用，这几年实践的经验，现在有几个难题，产品的种类特别多，当然好事就是我们电池技术进步特别快，大概两年，两年一代，所以产生的品种特别多，尤其是早期产品，由于系统集成的技术，包括液冷技术等等，实际上这些东西对于早期的产品整包的状态是影响比较大的。
另外一个，更主要的就是早期电池包的技术架构，实际上是没有考虑储能的应用或者梯次储能应用场景。在对于做梯次利用，实际上有很大的障碍，由于这些东西实验室没法进行的。
这是目前我们大概的想法，国去三年大概主要的想法是，能整包用的，我们就整包用，用不了我们再检测，然后用模组来用。接下来跟大家报告一下居于整包或者基于模组，或者梯次电池如何来做储能。
第一点，在系统集成方面，它有很大的一个挑战，大家都知道这是下来电池状态是不一样的。有可能还有很多种类型，然后它的寿命状态也不一样，有可能用一年或者两年它就宕机了，基于这类的电池包，我们如何给客户提供一个靠谱，可靠的一个产品？这就需要我们在系统集成，系统架构上去把它解决了，我经常讲，用不靠谱的电池包如何组建一个靠谱的储能系统，这个应该是从架构上要解决最重要的问题。
目前我们提出一个思路就是，右边这的架构图，实际上我们大概的想法就是，每一个电池包我们会加一个PMU然后用它来管理每一个电池包，然后它的特点就是说，当某一个电池包出现问题的时候，我们会通过系统主动把它切掉，切掉之后整个系统对外工作不影响，只是它的容量会有所降低。
通过售后，通过维护对于用户来说实际上不会影响太多，多少与此同时，比如说我要去维护的时候，我也不能说维护人员来了，把储能系统停掉。这里我们也加了一个人工主动切断的，就是比如说把某一个包想切断，人工到那把断路器一断开以后，这个电池包就能摘下来，对外，对系统来说影响很小。
这个是我们目前研究的架构，这个架构另外一个特点就是兼容。不同种的电池包，只要我是BIMS这个协议，我能对上我就能用。当然了，另外一个最头疼的事就是安全，因为是旧电池包摘去做储能，安全应该是一个很重要的事情。
目前我们梳理了，五个维度，从安全，自检，人工巡检到自我保护，包括热蔓延的防止，我们要在目前五个维度，来保障储能系统的一个安全。
这个就刚刚跟大家汇报的PMU，它这个应该就是成为了做储能，用梯次电池做储能核心的控制，除了供电，通讯，实际上这里还有一些对电池上电下电断电一些控制，还有对于绝缘检测，数据上报等等这些功能。
储能的监控，实际上是跟刚才评估是一回事，尤其是梯次电池，如何来做评估？如何主动去维修保养，你没有监控，没有评估技术，实际上这是特别难的，这是我们目前监控的一个平台。
这个应用场景，实际上今天主要是在发电侧，还有电网侧，以及用户侧，场景是比较多。目前我们觉得在移动充电车，或者家庭储能，还有发电侧实际上是有机会的。尤其是我们提的家庭储能，这个跟欧洲美国的家庭储能还不一样。现在我们的电动车大概都80度电，60度电，甚至有的已经到了100度电，但如果仅仅用家庭的慢充，一晚上很难充满。
比如6.6千瓦或者几千瓦，10个小时也就是60多度电，你充不满，在这种情况下，如果我们拿梯次电池，再配合充电一晚上应该是能做到80-90度电，这样能够满足客户一些需求。
明年北汽推的车大概80度电，所以我们会配这个东西。交流充电桩的时候同步，我再按一个储能，当然都是免费的。
因为这个用的比例很小，大家知道80多度全部放光了，一晚上比例很小，但是你需要的时候，用几次肯定是没有问题的。
这个就是我们在西藏乃东做的10兆瓦时梯次电池的储能，各位老师可以看到，中间那个图，电池包就各种类型，我们有M30，EV150，有EU5，大概有六七种包我们组成的储能系统。通过这个运营我们也发现，实际上这个也能够达到我们用户使用的要求。
另外一个就是我们在蓝谷园区我们在做能源互联，这是一个示范项目，我们也看到了，虽然说是一个示范，但实际上我们也看到了它的一些很大应用场景。比如说配合智能车，我们觉得大概一年两年之后，待客泊车的技术应该是可以量产，可以搭载，有了待客泊车，实际上今天上午有几位专家也讲，有 了待客泊车之后充电怎么办？不能说车停在那个位置，我再去充一下，所以这里也有一个自动充电的机制，实际上这也是跟万邦一起在合作，在蓝谷园区想做一个示范。
我们不讲无线，我们先做有线自动充电，同时我们这里也加了无线充电还有V2G大功率充电，大功率冲顶这里就导致了，2017年提的擎天柱，这里将储能将换电都结合在一起，这样整个园区内网，实现能源的共享，能源的互动，这个大概是在今年6月份，在园区能够建成。
我就分享这么多，谢谢大家。
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2019年3月30日，第二届须弥山大会在江苏常州举行。会议由江苏省新能源汽车智慧能源装备创新中心主办，星星充电、江苏智行未来汽车研究院共同承办。会议围绕“共攀须弥，技术峰会”展开主旨探讨，与会嘉宾涵盖政产学研媒八百多人。 大家下午好，下面我跟大家分享一下北汽新能源在过去3-5年在动力电车梯次利用做的一些做法，包括我们的一些想法，不见得成熟，反正跟大家交流，抛个砖。 今天我们重点是讲动力电池的回收，因为实际上现在可以看到，这个回收已经成为包括2018年，国家包括各个企业积极在探索回收这一块。2018年新能源累计销售已经超过了300万辆，另外电池的配套量也逐年在增加，所以这么大量的电池从车下推下来如何来处理，已经成了大家比较关注的一个方向。 这个是我们统计了电化学储能在储能比例的，2018年电化学储能的规模已经到了3.5吉瓦时，同比增长了288%。这个是从2018年开始工信部牵头出的关于动力电池梯次利用的一些相关政策。 接下来跟大家简单分享一下北汽在动力电池梯次利用以及回收这块的布局，北汽集团全面电动化，不仅仅是北汽新能源在做新能源汽车，包括其他的兄弟单位也已经开始在做电动汽车。相应的动力电池的梯次利用，包括回收，实际上这块有几个业务板块。 第一个板块就是北汽新能源旗下的，成立的匠芯电池公司，从2016年成立专门是做动力电池评估跟梯次利用的一些技术。与此同时，我们2017年也推出了擎天柱计划，实际上当时主要的想法还是想把换电、风能，还有光、梯次利用结合在一起。与此同时还有鹏龙板块，也在做一些整车拆解，包括动力电池梯次利用的业务。 北汽新能源刚才也讲了，在模式这块我们提出了一个擎天柱计划，也就是叫光储换电一体的思路，包括梯次利用也都在做。 接下来跟大家介绍一下相匠芯这块，2016年成立，到现在快3年了，主要是在做评估跟梯次利用的业务。 接下来跟大家分享一下电池的评估，目前大概梳理了一下，动力电池有几痛点，比如说在运营环节，对网约车租赁，实际上他们有这个需求了解车辆实时的状态，包括保险，也需要评估，正在使用车辆的残值。 那么整车厂也想了解电池的状态，用于优化、设计，包括做主动的保养维修等等，这个是在运营环节。在交易环节，实际上上午有些专家在讲，新能源汽车交易时残值过低。实际上这里有一个最大的问题，大家对于电动汽车残值的评估实际上没底，这也是一方面，所以这里二手车交易，还有一些包括检测难度也比较大。 在报废环节，如果车跟电分离之后，这里目前的一个标准，余能检测这个标准大概是按照0.2C倍率去做的话，大概一个电池有可能需要10几个小时，这样对于大量的电池退役之后，这也是一个最大的难题。所以我们觉得检测和评估应该是梯次利用最关键的，或者是很重要的环节。 这块是我们做电池评估的一个思路，不见得对，现在按照这个方向在走。我们有几个维度，第一个维度电芯实验的数据库，我们通过整车厂或者电池厂，把新电池寿命的数据，包括充电的性能数据建立起来。 第二个因为一个电芯搭载不同的车，在不同的车个个体持证，电压、电流包括车型，以及行驶的续驶里程这块的信息。 另外要想做评估，我们还想把多线的数据有机的结合，车辆的监控平台，包括历史数据等等，我们也要把它输入进来。 当然，有了这些数据之后还要有一个评估的算法，现在我们这边大概做的结果是，这个算法针对与不同的电池，不同的应用场景，应该采用不同的算法。所以这样我们也构建了一个评估的算法库。通过这四个维度来进行电池性能状态的评估。 这是第一种算法，基于单次充电数据的SOH的快速评估算法，目前我们的目标是要做到5分钟内对这个电池做一个相对准确的评估。 第二种算法基于电池退役前历史的大数据，或者利用神经网络来做这个评估。这个实际上精度会有所下降，但相对来说对于量比较大，做分选我们觉得这个算法还是有一定的作用。 这是基于融合模型的寿命，要做电池寿命的预测。这个主要是在车辆运营环境，或者说梯次电池在做储能或者是二次利用时，它的价值在于来预测这个电池能不能用，或者能用多久。 这个是刚才也讲了，这个是我们的一个架构，首先要找到电池和电池包的精准，包括详细的数据。接下来我们利用整车厂或者是监控平台的车辆运营的历史数据。同时，我们也会增加一些线下快速检测的数据，这个数据实际上有两类，一类用线下的设备。另外一类比如说现在充电桩的数据，都可以为我所用。把这些输入进去以后，我们来做评估。目前已经接入的车9.8万辆，充电桩大概5万多个数据，基于这些数据我们来做电池的快速评估。 这是目前的一些数据，目前有32款电芯，64款种类，还有149款电芯，123款车型，20多个品牌。目前的目标是不仅限于北汽内部的车，还是想面向行业的这种。 这个应用刚才跟各位老师已经分享了，一个是车主日常电池的检测。我们这块明年北汽我们有一个充电吧，在那个APP上会免费推出，就像360免费体检一样，我们会推出车辆的免费体检，就是您在进入快充厂进行充电的时候，实际上通过那个充电数据可以对电池状态做一个评估，包括对使用车辆的习惯做一些提示，另外一个二手车交易，还有4S店保养和维修以及年检服务。 接下来跟大家探讨一下，等电池下来之后，或者没下来，还有残值的情况在做梯次利用，这几年实践的经验，现在有几个难题，产品的种类特别多，当然好事就是我们电池技术进步特别快，大概两年，两年一代，所以产生的品种特别多，尤其是早期产品，由于系统集成的技术，包括液冷技术等等，实际上这些东西对于早期的产品整包的状态是影响比较大的。 另外一个，更主要的就是早期电池包的技术架构，实际上是没有考虑储能的应用或者梯次储能应用场景。在对于做梯次利用，实际上有很大的障碍，由于这些东西实验室没法进行的。 这是目前我们大概的想法，国去三年大概主要的想法是，能整包用的，我们就整包用，用不了我们再检测，然后用模组来用。接下来跟大家报告一下居于整包或者基于模组，或者梯次电池如何来做储能。 第一点，在系统集成方面，它有很大的一个挑战，大家都知道这是下来电池状态是不一样的。有可能还有很多种类型，然后它的寿命状态也不一样，有可能用一年或者两年它就宕机了，基于这类的电池包，我们如何给客户提供一个靠谱，可靠的一个产品？这就需要我们在系统集成，系统架构上去把它解决了，我经常讲，用不靠谱的电池包如何组建一个靠谱的储能系统，这个应该是从架构上要解决最重要的问题。 目前我们提出一个思路就是，右边这的架构图，实际上我们大概的想法就是，每一个电池包我们会加一个PMU然后用它来管理每一个电池包，然后它的特点就是说，当某一个电池包出现问题的时候，我们会通过系统主动把它切掉，切掉之后整个系统对外工作不影响，只是它的容量会有所降低。 通过售后，通过维护对于用户来说实际上不会影响太多，多少与此同时，比如说我要去维护的时候，我也不能说维护人员来了，把储能系统停掉。这里我们也加了一个人工主动切断的，就是比如说把某一个包想切断，人工到那把断路器一断开以后，这个电池包就能摘下来，对外，对系统来说影响很小。 这个是我们目前研究的架构，这个架构另外一个特点就是兼容。不同种的电池包，只要我是BIMS这个协议，我能对上我就能用。当然了，另外一个最头疼的事就是安全，因为是旧电池包摘去做储能，安全应该是一个很重要的事情。 目前我们梳理了，五个维度，从安全，自检，人工巡检到自我保护，包括热蔓延的防止，我们要在目前五个维度，来保障储能系统的一个安全。 这个就刚刚跟大家汇报的PMU，它这个应该就是成为了做储能，用梯次电池做储能核心的控制，除了供电，通讯，实际上这里还有一些对电池上电下电断电一些控制，还有对于绝缘检测，数据上报等等这些功能。 储能的监控，实际上是跟刚才评估是一回事，尤其是梯次电池，如何来做评估？如何主动去维修保养，你没有监控，没有评估技术，实际上这是特别难的，这是我们目前监控的一个平台。 这个应用场景，实际上今天主要是在发电侧，还有电网侧，以及用户侧，场景是比较多。目前我们觉得在移动充电车，或者家庭储能，还有发电侧实际上是有机会的。尤其是我们提的家庭储能，这个跟欧洲美国的家庭储能还不一样。现在我们的电动车大概都80度电，60度电，甚至有的已经到了100度电，但如果仅仅用家庭的慢充，一晚上很难充满。 比如6.6千瓦或者几千瓦，10个小时也就是60多度电，你充不满，在这种情况下，如果我们拿梯次电池，再配合充电一晚上应该是能做到80-90度电，这样能够满足客户一些需求。 明年北汽推的车大概80度电，所以我们会配这个东西。交流充电桩的时候同步，我再按一个储能，当然都是免费的。 因为这个用的比例很小，大家知道80多度全部放光了，一晚上比例很小，但是你需要的时候，用几次肯定是没有问题的。 这个就是我们在西藏乃东做的10兆瓦时梯次电池的储能，各位老师可以看到，中间那个图，电池包就各种类型，我们有M30，EV150，有EU5，大概有六七种包我们组成的储能系统。通过这个运营我们也发现，实际上这个也能够达到我们用户使用的要求。 另外一个就是我们在蓝谷园区我们在做能源互联，这是一个示范项目，我们也看到了，虽然说是一个示范，但实际上我们也看到了它的一些很大应用场景。比如说配合智能车，我们觉得大概一年两年之后，待客泊车的技术应该是可以量产，可以搭载，有了待客泊车，实际上今天上午有几位专家也讲，有 了待客泊车之后充电怎么办？不能说车停在那个位置，我再去充一下，所以这里也有一个自动充电的机制，实际上这也是跟万邦一起在合作，在蓝谷园区想做一个示范。 我们不讲无线，我们先做有线自动充电，同时我们这里也加了无线充电还有V2G大功率充电，大功率冲顶这里就导致了，2017年提的擎天柱，这里将储能将换电都结合在一起，这样整个园区内网，实现能源的共享，能源的互动，这个大概是在今年6月份，在园区能够建成。 我就分享这么多，谢谢大家。 |