動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及殘值評(píng)估指標(biāo)選取探索

武雙賀，張廷，李龍輝

動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及殘值評(píng)估指標(biāo)選取探索

武雙賀，張廷，李龍輝

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300）

文章基于國(guó)家對(duì)新能源汽車監(jiān)控及動(dòng)力蓄電池溯源管理相關(guān)政策內(nèi)容，探討構(gòu)建動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)思路、基于動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析開展殘值評(píng)估的可行性研究以及殘值評(píng)估過(guò)程中評(píng)估指標(biāo)選取的初步構(gòu)想。

新能源汽車；動(dòng)力蓄電池；全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)；殘值評(píng)估

前言

新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了對(duì)動(dòng)力蓄電池的強(qiáng)勁需求，2018年動(dòng)力蓄電池配套量約57GWh，較2012年增長(zhǎng)了80余倍，產(chǎn)業(yè)規(guī)模居世界第一。退役動(dòng)力蓄電池催生了諸如基站備電、電網(wǎng)儲(chǔ)能、低速車換電等一系列梯次利用產(chǎn)業(yè)，進(jìn)而引出對(duì)快速有效、低成本退役電池殘值評(píng)估方法的迫切需求。《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》（工信部39號(hào)令）中指出，新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，對(duì)新能源汽車及動(dòng)力蓄電池安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》以及《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定》中明確動(dòng)力蓄電池溯源管理的各項(xiàng)要求。上述國(guó)家管理政策實(shí)施，為構(gòu)建動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)提供了可能，本文探討構(gòu)建涵蓋動(dòng)力蓄電池原始出廠信息、車載運(yùn)行信息、過(guò)程流轉(zhuǎn)信息以及退役檢測(cè)信息的全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建思路，并梳理影響退役動(dòng)力蓄電池殘值的諸如維修更換類型及頻次、充放電倍率、溫度等關(guān)鍵指標(biāo)，分析基于動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)開展退役動(dòng)力蓄電池殘值評(píng)估研究的可行性。

1 動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)思路涵蓋電池生產(chǎn)原始出廠直至車電分離完成退役全流程，如圖1所示。

圖1 新能源汽車動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)示意圖

1.1 原始出廠信息

原始出廠信息作為殘值評(píng)估的基本依據(jù),特別是在使用重置成本法計(jì)算功能性貶值和經(jīng)濟(jì)性貶值方面不可或缺。其中應(yīng)包含產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)、材料體系、能量密度、起始容量、循環(huán)壽命等各項(xiàng)參數(shù)，部分字段信息示例見表1。

表1 原始出廠信息

1.2 車載運(yùn)行信息

本文通過(guò)梳理《GB/T 32960 電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，綜合考慮退役動(dòng)力蓄電池殘余價(jià)值評(píng)估需要，形成涵蓋整車數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、車輛位置數(shù)據(jù)以及極值和報(bào)警數(shù)據(jù)的車載運(yùn)行信息數(shù)據(jù)庫(kù)。車載運(yùn)行信息數(shù)據(jù)作為退役動(dòng)力蓄電池殘值評(píng)估的重要依據(jù)，相較傳統(tǒng)二手車殘值評(píng)估中歷史數(shù)據(jù)無(wú)從查詢窘境，可以有效反映動(dòng)力蓄電池在車載使用過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)變化情況。

表2 車載運(yùn)行信息

1.3 過(guò)程流轉(zhuǎn)信息

通過(guò)分析傳統(tǒng)二手車交易過(guò)程后發(fā)現(xiàn)，妨礙二手車交易的主要原因之一，買賣雙方就車輛維修記錄無(wú)法達(dá)成共識(shí)。過(guò)程流轉(zhuǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)基于國(guó)家溯源管理平臺(tái)，涵蓋動(dòng)力蓄電池出現(xiàn)故障的類型、維修更換的時(shí)間、地點(diǎn)、頻次等關(guān)鍵信息。

1.4 退役檢測(cè)信息

退役檢測(cè)信息，一方面涵蓋諸如外觀損壞情況、銘牌信息完整度等基本檢測(cè)內(nèi)容，輔助進(jìn)行殘值評(píng)估。另一方面構(gòu)建部分退役動(dòng)力蓄電池內(nèi)阻、剩余容量等進(jìn)階檢測(cè)項(xiàng)目，可作為構(gòu)建殘值評(píng)估模型過(guò)程中模型驗(yàn)證數(shù)據(jù)來(lái)源。

2 退役動(dòng)力蓄電池殘值評(píng)估指標(biāo)體系選取

本文通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中諸多影響因子進(jìn)行分析驗(yàn)證，充分考慮實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)，探索選取充放電電流、電壓、溫度等一系列基礎(chǔ)指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上形成健康度SOH、安全可靠性、一致性、剩余壽命四項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)。

圖2 退役動(dòng)力蓄電池殘值評(píng)估指標(biāo)體系選取示意圖

2.1 健康度SOH

健康度SOH最為直接地代表了動(dòng)力蓄電池當(dāng)前的狀態(tài)與新品電池狀態(tài)間的區(qū)別，目前較為常用的SOH數(shù)學(xué)模型主要由經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒌刃щ娐纺Ｐ秃碗娀瘜W(xué)模型三種。充分考慮目前普遍采用的影響因素以及新能源汽車國(guó)家監(jiān)控平臺(tái)所包含字段信息，以及可操作性等因素，選取充電電流、電池溫度極值、單體電池電壓極值、起始充電SOC、終止充電SOC等字段信息作為基礎(chǔ)指標(biāo)。

2.2 安全可靠性

動(dòng)力蓄電池安全可靠性方面可重點(diǎn)考慮選取高溫報(bào)警、SOC跳變、單體電池一致性報(bào)警、單體電池過(guò)壓報(bào)警、單體電池欠壓報(bào)警等基礎(chǔ)指標(biāo)，并且針對(duì)不同的基礎(chǔ)指標(biāo)劃分不同的故障類型和故障等級(jí)，并且分析故障發(fā)生的原因，在實(shí)際殘值評(píng)估模型構(gòu)建過(guò)程中可根據(jù)故障帶來(lái)影響的嚴(yán)重程度給予不同的權(quán)重。

2.3 一致性

電壓、內(nèi)阻以及容量一致性指標(biāo)直觀表征退役電池產(chǎn)品質(zhì)量，主要基于新能源汽車監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中單體電池電壓值。溫度一致性基于電池包內(nèi)部不同位置溫度測(cè)點(diǎn)的溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，主要用于表征動(dòng)力電池包熱管理水平。

2.4 剩余壽命

本文在研究過(guò)程中，基于動(dòng)力蓄電池全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，提出基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的等效退化模型?；跉v史運(yùn)行數(shù)據(jù)，參照標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況，歸一化方法賦予零散化充放電片段不同比例系數(shù)計(jì)算得到剩余循環(huán)壽命。基于以上思路，初步選取充放電過(guò)程中充放電倍率、充放電深度、電池溫度、單體電池電壓極差、溫度測(cè)點(diǎn)溫度極差等因素作為基礎(chǔ)指標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速增長(zhǎng)帶動(dòng)退役動(dòng)力蓄電池梯次利用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，本文探索構(gòu)建動(dòng)力蓄電池全生命周期以及基于大數(shù)據(jù)分析的殘值評(píng)估方法研究可行性，并初步提出評(píng)估指標(biāo)選取思路，為后續(xù)殘值評(píng)估模型研究工作奠定基礎(chǔ)。

[1] 孫國(guó)躍,陳勇.退役動(dòng)力電池梯次利用篩選指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)研究[J].電源技術(shù),2018,42(12):1818-1821.

[2] 吳小員,王俊祥,田維超,左哲倫.基于應(yīng)用需求的退役電池梯次利用安全策略[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù),2018,7(06):1094-1104.

[3] 汪芹,杜世東,梁鴻銘.二手車成新率修正系數(shù)的分析和選用[J].汽車與配件,2009(46):38-40.

Exploration on the Construction of the Life Cycle Database of Traction Battery and the Selection of Residual Value Evaluation Index

Wu Shuanghe, Zhang Ting, Li Longhui

（China Automotive Technology & Research Center Co., Ltd, Tianjin 300300）

Based on the national policy on new energy vehicle monitoring and traction battery traceability management, this paper discusses the construction of the life cycle database of traction battery. Based on the life cycle data of the traction battery, the feasibility study of the residual value evaluation through big data analysis and the preliminary concept of the evaluation index selection in the residual value evaluation process.

New Energy Vehicle; Traction Battery; Life Cycle Database; Residual Value Evaluation

U469.72

A

1671-7988(2019)14-40-03

U469.72

A

1671-7988(2019)14-40-03

武雙賀（1990-），男，助理工程師，碩士，就職于中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，從事新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用政策及技術(shù)研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.013