陈卫讲解充电基础技术与运营 分箱换电更合理

第一电动网 综合报道

12月17日,第七届全球新能源汽车大会(GNEV7)在北京中国大饭店盛大开幕,力帆集团副董事长、首席科学家陈卫先生在“圈地运动之后”为主题的充换电论坛上发表主题演讲称,充换电企业要抢占移峰填谷高地,践行分箱换电出行。

力帆集团副董事长、首席科学家陈卫

力帆集团副董事长、首席科学家陈卫

对于充电模式的运营问题,陈卫表示,一方面需要关注的是如何运用集中型的充电站来获取移峰填谷的经济上的好处,另一方面则是分箱换电。

换电有好几种模式,而现在最多的是底盘换电,2010年世博会上几十台电动车均以底盘换电的方式为主,现在是分箱换电,因此涉及到如何把大的电池分小的问题。力帆2007年进入新能源汽车的制造,2015年推出I.BLUE的发展战略,重点强调新能源产品的制造这一块,包括电池、电机、电控以及汽车的轻量化设计。陈卫重点分享了力帆的深蓝能源。

力帆本身I.BLUE的计划是希望+能源互联网、+智能新能源汽车,实现人、车、道路、电池和能源的互联互通,最终目标是解决安全问题。

分箱换电主要是用传统的老车进行改造的,因此力帆称之为版本2.0,接下来力帆将逐步演进。目前力帆有完全人工的换电模式,一块电池的重量大约是17公斤,随着能量聚增加,重量还会进一步减少。

快换方式既有技术问题又有经济问题。过去连接器是一个大的电池,变成很多小块以后,对连接器的可靠性和寿命、成本都提出了要求。力帆经过近3年的开发,实际运行一年多,几万块电池在路上流通,到目前为止未发生一例因为连接器导致的电池安全问题,也未发生运营车辆在路上燃烧的安全问题。

标准是一个重要的门槛,因此力帆主推分箱换电模式,好处之一就是电池分成多块小块之后能量分散了,因此温度均匀比较好。其二,电池燃烧能量小,比如3到5度电,这样一来即使是燃烧爆炸,这点能量也不至于把整辆车全部烧毁。

其三是免去了复杂的CAN总线,主要是芯片,力帆花费2年多的时间专门设计了一个针对电池安全系统管理的物联网芯片。这给了力帆的用户很大的便利,比如在手机上可以看到每一个电芯的温度、压力等。

除了技术性的问题,安全的问题也很重要。陈卫表示,安全方式的解决办法有很多,像电池管理系统解决了传感和处理以及决策等问题。具体来讲,首先分布式或后台集中处理,BMS跟后面的大数据平台都有一个分工。其次,电压是最敏感的,不论是用三元锂电池,还是磷酸铁锂的电池。再次则是形变,三元锂电在使用过程中会膨胀,然而形变到了什么程度,对于超出异常的生命周期的就可以紧急提取出来。最后是气味,电池一旦发生泄漏产生气味,力帆将会有传感器检测电池电解液泄漏的情况。

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力帆在电池上做了很多的工作,传统的方法是把电池看成密闭的黑盒子,充电跟放电两种状态。为了安全,力帆引入了第三种状态,即在发生意外的情况下怎么减慢电化学反应过程,怎样让液态的电解液通过处理在几分钟内变成另外一种胶体,使得锂离子很难穿越,不会在一瞬间产生爆炸。这是一个根本性的解决方案。

现在的车辆运行对寿命的要求很高,力帆的电芯则可以做到1500次循环寿命,对于完整的充换电循环,做到2000次非常困难,估计达到80%左右。那3000次怎么办?工信部提的要求是8年10万公里,10万公里这个目标其实很容易满足,但是8年这个目标取决于用户用法。如果10万公里先到,那些私家车怎么办?

针对以上问题,力帆对电池安全进行了处理。分箱换电一是解决了大电池包温度均匀性的问题,二是解决了能量分散的问题。由于系统都是在一个完整设计的闭环系统里,所以可以做到浅充浅放。根据不同厂家不同性质材料体系的坚持,可以动态的选择不同的充电曲线来延长电池的寿命。因此力帆的双向充电机时刻都在读取内部状态,包括电压、温度。整个变化过程均受双向充电机控制。

此外,陈卫分享了力帆优化温度的做法。因为冬天充电,内部的温度至少维持在10度以上,这样对电池寿命的影响少,但环境温度低于20度以下怎么处理?解决办法就是将电池搬回能源站,使温度起来以后再充,这个问题很好解决。但对于电池没有拿回来的现象,力帆采取的办法是,将换电方式集中在一块充,这样就可以做到温度环境可控,因此环境、温度的控制相对成本也更高。

对于以往充电模式没有涉及的动态分容,陈卫也做了分享。为了解决不同车辆的电池差异性问题,力帆产线上设有自动分容。当电池放完电以后,还有一个工业的ICT,第一步把电池换下来以后,工业ICT就会看到每一个电芯里面干燥的情况,缝隙有多大。当检测到缝隙接近警戒线以后,会把电芯重新取下来,完全换掉。

关于换电,由于处在市场初期,大家还在市场尝试过程中,因此力帆运营的经验对于整个行业也是很重要的,陈卫也对此进行了分享。力帆在重庆、杭州、成都、郑州、绵阳和河南的济源已经开通无线换电站,拥有5000多台车的保有量。2017年力帆将新建5座集中式能源和210座能源站。到2020年力帆要建500座集中式能源站,覆盖京津冀雾霾最严重的如京津冀、长三角、珠三角和西南华中人口密集、污染严重的地区。像成都这样的城市。

陈卫认为,分箱换电不是一个简单的技术与成本的问题,实际上它是在不改变消费者使用习惯的前提下,发展新能源汽车的另外一种模式,因此解除了消费者的里程忧虑和充电的问题。

在实现车电分离以后,车价实际上是裸车价,这可以加速新能源汽车的普及。正像陈卫所说,充换电基础设施的建设对新能源汽车的助推力是最基础的。

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