鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1219次 | 2021年11月04日
動(dòng)力鋰電池運(yùn)維精益化管理探索與實(shí)踐
國網(wǎng)杭州供電公司的研究人員戴詠夏，在2016年第3期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，動(dòng)力鋰離子電池是電動(dòng)汽車的核心組成部分，其使用性能狀態(tài)直接影響到電動(dòng)汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
本文從電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池進(jìn)行運(yùn)維精益化管理的必要性入手，展示了動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行維護(hù)工作中形成長效管理機(jī)制、執(zhí)行常態(tài)化風(fēng)險(xiǎn)防控、開展專業(yè)化檢修作業(yè)等生產(chǎn)管理實(shí)踐，給出了推行運(yùn)維精益化管理所取得的初步成效，進(jìn)而提出動(dòng)力鋰離子電池全壽命周期管理及退運(yùn)電池回收利用的工作謀劃，為真正有效掌握大規(guī)模電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池的安全運(yùn)行狀態(tài)、使用維護(hù)手段供應(yīng)參考。
面對(duì)日益嚴(yán)重的能源短缺與環(huán)境惡化問題，尋求資源、環(huán)境于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)相互促進(jìn)與協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展模式已成為世界性潮流。為了汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，在全國范圍內(nèi)開展新能源汽車推廣應(yīng)用工作，《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中指出，電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量到2020年超過500萬輛[1]。
在電動(dòng)汽車快速發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用過程中，動(dòng)力鋰離子電池作為電動(dòng)汽車核心組成部分及能量供給來源，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比，動(dòng)力鋰離子電池對(duì)電動(dòng)汽車的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性成為大家普遍關(guān)注的問題。
建設(shè)電動(dòng)汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池參與電網(wǎng)調(diào)峰，是電網(wǎng)智能化發(fā)展的重點(diǎn)[2]。動(dòng)力鋰離子電池的安全、高效使用對(duì)電動(dòng)汽車充換電站實(shí)際運(yùn)行過程起到?jīng)Q定性用途，安全使用動(dòng)力鋰離子電池的結(jié)果，直接決定電動(dòng)汽車充換電站乃至電動(dòng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)[3]。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
針對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池管理系統(tǒng)、熱管理技術(shù)等諸多課題國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)公司開展了大量的工作，但是對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行分析和研究幾乎空白。而借鑒電網(wǎng)生產(chǎn)精益化管理的全新思路和戰(zhàn)略決策，強(qiáng)化動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行維護(hù)的細(xì)節(jié)管理和過程管理，推行電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)維精益化管理，是為了讓動(dòng)力鋰離子電池的運(yùn)行維護(hù)更可靠，運(yùn)營服務(wù)更優(yōu)質(zhì)，讓電動(dòng)汽車充換電服務(wù)更加深入人心，更具美譽(yù)度。
1推行運(yùn)維精益化管理的必要性
1.1電池是充換電網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備和電動(dòng)汽車動(dòng)力之源
目前杭州換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)換電超過120萬車次，行駛里程超過6000萬公里，單車最高運(yùn)營里程已突破30萬公里。充換電網(wǎng)絡(luò)快換模式下的動(dòng)力鋰離子電池投資大、技術(shù)含量高、附加值高，而提高電池性能和壽命，降低成本，提高動(dòng)力鋰離子電池輸入輸出特性、安全性、一致性、耐久性和性價(jià)比等綜合性能，突破動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)瓶頸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰離子電池模塊標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，可為支撐發(fā)展電動(dòng)汽車的商業(yè)化運(yùn)營模式供應(yīng)核心保障。
1.2運(yùn)維精益化管理是提升充換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效益的要
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
動(dòng)力鋰離子電池使用工況復(fù)雜、種類多、專業(yè)分工細(xì)、運(yùn)行區(qū)域廣且散。動(dòng)力鋰離子電池從電芯供應(yīng)到客戶使用，要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、倉儲(chǔ)、調(diào)配、檢修等多個(gè)部門的不同專業(yè)人員同時(shí)配合，才能順暢完成。涉及的電池從蓄電池模塊、動(dòng)力線束、箱體、接插件、采樣控制模塊、定位模塊等物理化學(xué)的各個(gè)方面，同時(shí)受地理?xiàng)l件、氣候等眾多不可控因素的影響。
對(duì)電池運(yùn)維業(yè)務(wù)的梳理、整合、優(yōu)化工作流程，確保每一個(gè)崗位都成為運(yùn)維管理“流水線”上的一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，并做到環(huán)環(huán)相扣，做到狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警，在夯實(shí)安全生產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)服務(wù)根基的同時(shí)，延長電池使用壽命，新增電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程及充換電服務(wù)費(fèi)用，提高充換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效益。
2運(yùn)維精益化管理工作生產(chǎn)實(shí)踐
2.1規(guī)范管理模式，建立系列長效管理制度
穩(wěn)步推行電池接收檢驗(yàn)、運(yùn)行管理、電池調(diào)配、報(bào)修處理、運(yùn)行抽檢、倉儲(chǔ)管理及數(shù)據(jù)分析等各項(xiàng)管理工作，形成了乘用車動(dòng)力蓄電池箱運(yùn)行和檢修規(guī)程。為規(guī)范電池評(píng)價(jià)管理，提升充換電站內(nèi)工作人員的業(yè)務(wù)能力和管理水平，編制了日常充換電作業(yè)、電池故障評(píng)價(jià)評(píng)級(jí)規(guī)程、異常情況處理及典型案例分析匯編等動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行作業(yè)指導(dǎo)書。
不同于傳統(tǒng)的燃油車，要電動(dòng)汽車駕駛員學(xué)習(xí)和適應(yīng)的是駕駛習(xí)慣，為此，編制了電池運(yùn)行及異常、電動(dòng)汽車輛操作注意事項(xiàng)、節(jié)省電量的駕駛方法等動(dòng)力鋰離子電池安全運(yùn)行手冊(cè)。各項(xiàng)管理制度的健全完善并嚴(yán)格執(zhí)行，規(guī)范了辦事程序，提高了管理透明度，實(shí)行了長效管理，有效推動(dòng)了各項(xiàng)工作的順利開展。
2.2提升運(yùn)維管控水平，推行常態(tài)化風(fēng)險(xiǎn)防控管理
結(jié)合杭州供電公司常態(tài)化安全管理提升要求，強(qiáng)化電池運(yùn)行使用全流程各環(huán)節(jié)安全管控，電動(dòng)汽車充換電站促成運(yùn)行維護(hù)一體化工作機(jī)制，做好電池投運(yùn)檢查、充電檢查、換電檢查及電池故障篩選等安全運(yùn)行保障工作。
對(duì)倉儲(chǔ)電池開展常態(tài)化的絕緣檢測(cè)及定期補(bǔ)電工作，對(duì)新投運(yùn)電池嚴(yán)把試車運(yùn)行關(guān)卡，防止因電池性能影響安全運(yùn)行和行駛里程情況。做好電池安全隱患、故障、事故分析與監(jiān)督，著力電池安全風(fēng)險(xiǎn)防控管理。
此外，在目前國家尚未出臺(tái)電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，探索研究了動(dòng)力鋰離子電池應(yīng)急響應(yīng)的組織體系、應(yīng)急管理制度和預(yù)案、人員培訓(xùn)和演練方法等，以提高突發(fā)事件應(yīng)急反應(yīng)和處置能力，確保充換電網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。
2.3加強(qiáng)電池檢修管理，強(qiáng)化分析評(píng)估開展專項(xiàng)技術(shù)工作
結(jié)合動(dòng)力鋰離子電池返廠檢修和自行檢修方式，運(yùn)維班組形成檢修工作專業(yè)化機(jī)制，加大自行檢修隊(duì)伍的建設(shè)，建立了日常評(píng)估與重點(diǎn)檢測(cè)相結(jié)合的電池評(píng)價(jià)評(píng)級(jí)機(jī)制，在電池運(yùn)行日常檢測(cè)、巡檢、監(jiān)測(cè)及定期抽檢等全方面嚴(yán)格把好關(guān)卡。
日常運(yùn)維過程中，根據(jù)監(jiān)測(cè)電池充放電數(shù)據(jù)對(duì)在運(yùn)電池進(jìn)行判斷和評(píng)級(jí)，并根據(jù)電池特性與管理相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)換電車輛低里程電池、道路救援低里程過放電池、充換電次數(shù)重要節(jié)點(diǎn)等執(zhí)行電池性能全面檢測(cè)。通過組織電池檢測(cè)人員赴各充換站對(duì)運(yùn)行電池駐站排查與就地檢修，并在維修點(diǎn)進(jìn)行集中維修，強(qiáng)化了電池檢修力度，縮短了維修周期，保障了可用電池?cái)?shù)量的維持。
此外，借鑒先進(jìn)的容量衰退軌跡分析方法[4]，開展電池實(shí)際循環(huán)壽命的特性表征研究。深入分析電池的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，滾動(dòng)對(duì)換電次數(shù)、行駛里程、使用壽命、故障率等進(jìn)行指標(biāo)性分析，為更好地挖掘電池運(yùn)行維護(hù)解決方法供應(yīng)參考。
2.4豐富創(chuàng)新舉措，助推運(yùn)維管理技術(shù)新發(fā)展
緊密圍繞充換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營服務(wù)中心工作，深入推進(jìn)技術(shù)研究和發(fā)展。聯(lián)合國內(nèi)外智力資源，研究動(dòng)力鋰離子電池的壽命預(yù)測(cè)管理與評(píng)估技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)分析動(dòng)力鋰離子電池充換電壽命、SOC、剩余里程、故障統(tǒng)計(jì)與歷史信息，對(duì)電池狀態(tài)和質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。
研究動(dòng)力鋰離子電池主動(dòng)調(diào)配技術(shù)，根據(jù)換電站換電需求和電池備件動(dòng)態(tài)預(yù)警，提高電池調(diào)配管理水平，推進(jìn)精益化運(yùn)營調(diào)控、電池等設(shè)備狀態(tài)檢修等方面的研究和開發(fā)工作，并施行動(dòng)力鋰離子電池全壽命周期管理理念，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行動(dòng)力鋰離子電池進(jìn)行全過程管控力度。
同時(shí)，采取電動(dòng)汽車電池智能均衡充電管理芯片的應(yīng)用方法[5]，開展了修復(fù)電池運(yùn)行檢測(cè)與均衡維護(hù)服務(wù)工作，提高電池實(shí)際可用容量和循環(huán)壽命。此外，為進(jìn)一步規(guī)范動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行管理，開展專業(yè)化電池檢測(cè)業(yè)務(wù)，初步建立了電池檢測(cè)組織體系。
3推行運(yùn)維精益化管理取得的成效及深化
近年來，國網(wǎng)杭州供電公司制定落實(shí)工作目標(biāo)，對(duì)標(biāo)桿、功短板，不斷摸索，探尋出了一條換電模式下電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行檢修精益化管理思路。以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，借鑒電網(wǎng)生產(chǎn)精益化管理相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，開展了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化運(yùn)行和電池資產(chǎn)全壽命周期管理工作，基本實(shí)現(xiàn)了電池運(yùn)維組織結(jié)構(gòu)專業(yè)化、流程標(biāo)準(zhǔn)化、管理制度化的工作思路。
其中，優(yōu)化運(yùn)行工作從站點(diǎn)接收投運(yùn)、充電管理、電池?cái)?shù)量需求和調(diào)配、物流優(yōu)化、設(shè)備運(yùn)維一體化等全方位展開。電池全壽命周期管理工作，從接收檢測(cè)、運(yùn)行監(jiān)控、日常維護(hù)、定期檢測(cè)和保養(yǎng)、故障維修等全過程展開專業(yè)化電池運(yùn)維。
比如，在提升電池使用壽命新增電池利用率方面，依托精益化運(yùn)維管控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)容量衰減速率較快的運(yùn)行電池，在平均循環(huán)使用到277次時(shí)，其容量平均降至初始容量的87%。通過采取單體電芯替換措施提高電池一致性后，放電容量立刻得到提升，當(dāng)循環(huán)次數(shù)為1062次，放電容量約為初始容量的80%。
此外，引入均衡充電管理，電池循環(huán)充放電次數(shù)由傳統(tǒng)充電方式的平均480次提高至到1055次，大幅度提高了動(dòng)力鋰離子電池的實(shí)際可用容量和循環(huán)壽命性能。
精益化運(yùn)維管控下動(dòng)力鋰離子電池能源供應(yīng)的保障，基本保證了杭州電動(dòng)汽車充換電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)營。然而，在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形勢(shì)下，運(yùn)維精益化管理仍需進(jìn)一步深化推進(jìn)。
3.1強(qiáng)化動(dòng)力鋰離子電池全壽命周期管理
加大電池運(yùn)行檢修管理力度，進(jìn)一步強(qiáng)化運(yùn)行電池日常檢測(cè)、巡檢、監(jiān)測(cè)、定期抽檢及電池維修等工作，施行動(dòng)力鋰離子電池全壽命周期管理，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行動(dòng)力鋰離子電池進(jìn)行全過程管控力度，改進(jìn)管控模式，并圍繞充換電服務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)施行運(yùn)營優(yōu)化分析，使電池運(yùn)行安全可控，進(jìn)一步提升電池運(yùn)維管理精益化程度。
3.2推行換電需求主動(dòng)調(diào)配管理
應(yīng)用動(dòng)力鋰離子電池主動(dòng)調(diào)配技術(shù)，根據(jù)換電站換電需求和電池備件動(dòng)態(tài)預(yù)警，開發(fā)基于地理信息與監(jiān)控信息融合的電池調(diào)度指揮系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控車載電池的剩余電量情況，以便調(diào)配中心實(shí)時(shí)合理的安排配送路線、電池?cái)?shù)量、車輛及人員，提高電池調(diào)配管理水平，減少充換電站排隊(duì)等待時(shí)間，提高客戶滿意度。
3.3重視退運(yùn)電池回收利用管理
退運(yùn)電池應(yīng)考慮梯次利用，電池梯次利用是有望降低電動(dòng)汽車使用成本的重要手段，電池梯次利用技術(shù)研究包括篩選評(píng)估、重新配組、梯次利用與儲(chǔ)能集成、梯次利用機(jī)制及其管理機(jī)制等。通過對(duì)動(dòng)力鋰離子電池進(jìn)行梯次利用，可有效降低電池在電動(dòng)汽車使用階段的成本，提升電池的利用價(jià)值，以充分發(fā)揮電池的動(dòng)力使命。
4結(jié)語
電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池在實(shí)際運(yùn)行過程中，動(dòng)力鋰離子電池總是處于放電電流不穩(wěn)定和大電流沖擊的環(huán)境下工作，從而必然會(huì)影響動(dòng)力鋰離子電池的使用性能。
通過形成動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)行檢修方法，建立動(dòng)力鋰離子電池安全性評(píng)價(jià)體系，推行動(dòng)力鋰離子電池全壽命周期管理，激勵(lì)動(dòng)力鋰離子電池退役回收研究，實(shí)現(xiàn)更安全、節(jié)約、合理、有效地使用電池，確保電池性能、延長電池壽命、達(dá)到提高電池使用效率的目的。進(jìn)而提升電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池的環(huán)境性能，打破綠色壁壘，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
原標(biāo)題:電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池運(yùn)維精益化管理探索與實(shí)踐
