梯次利用的必由之路——电池全生命周期管理ESIE2019

梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理The only way of stagger utilization is full life cycle management for battery 2019-05-16Version 0.1 01梯次利用是退役电池的必由之路 1 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理 2017年电动汽车产量 79.4万辆，动力电池装机量 36.2GWh 2018年电动汽车产量 125万辆，动力电池装机 56.89GWh。。。。 2020年，预计全国电动汽车产量约 200万辆，动力电池产量将达到 100GWh电动汽车退役的动力电池退役时还有 70~80%的容量，完全可以应用在储能、基站等使用场合，如何有效利用这些电池，成为了新能源行业不可回避的问题。 充分利用资源 . 地球只有一个 02Ø 电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策（ 2015 年版）Ø 新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件Ø 生产者责任延伸制度推行方案（国办发〔 2016〕 99号）Ø 关于加快推进再生资源产业发展的指导意见（工信部联节〔 2016〕 440号）Ø 新能源汽车生产企业及产品准入管理规定（ 2017年 工信部 第 39号）Ø 汽车动力电池行业规范条件（ 2017年）Ø 汽车动力电池产业发展行动方案（工信部联装〔 2017〕 29号）Ø 关于促进储能技术与产业发展的指导意见（发改能源〔 2017〕 1701号）Ø 汽车产业中长期发展规划（工信部联装 [2017]53号）Ø 2018年工业节能与综合利用工作要点Ø 新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法（工信部联节〔 2018〕 43号） Ø 新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案（工信部联节函〔 2018〕 68号） 梯次利用的相关政策法规梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理 2 03 3 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理梯次利用的相关标准 04梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理锂电池梯次利用的可行性 4磷酸铁锂电池的寿命曲线，表明循环次数和容量衰减的线性相关性 05 5 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理 当前电动汽车退役电池梯次利用基本方法有二种：模组利用和 PACK利用当前梯次利用的方法和问题 模组利用优点： 电池利用率高，空间利用率高， 问题： 测试分选工作繁重，成本高 PACK利用优点： 方便简单，工作量较小问题： 空间利用率很低，协议接口，电压等级差异，系统成本高 06高特方案——全生命周期电池管理 6 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理高特从 BMS技术入手，把电池管理模块 ——电池传感器加入电池模组内，实现对电池的全生命周期管理，突破梯次利用难题。1.在电池模组内集成电池管理模块 ——电池传感器，解决了对电池模组内单体电池及电池模组性能的准确计算和评估，使电动汽车电池 PACK在梯次利用时只需要拆解到电池模组，而不必进行测试分选。只有对于某些单体电池导致模组失效才考虑拆解到电芯，或直接拆解电芯； 2.高特分布式电池管理模块可选加主动均衡功能，可对模组内的单体电池进行均衡管理，保证模组内电芯的一致性和有效的电池能量，确保电池梯次利用的可用性；3.由于模组中已经集成了电池管理模块 ——电池传感器，电池重组时不需要再加储能用 BMS，省却了梯次利用 BMS采购和再次成组的成本； 07高特方案——分布式电池管理模块 电池传感器 7 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理 高特分布式电池管理模块—— 电池传感器 DBM集成了电压、温度采集，SOX（SOC/SOP/SOH/SOE/SOS）计算功能，可保存电池及模组制造的原始信息（电池类型、规格、串并数、厂家、生产日期等）、电池模组编码、运行信息（累计充电/放电时间，循环次数）、故障信息（过充/过放/过温/过流）等数据，具有CAN接口。 集成了 电池传感器 DBM的电池模组不仅仅是一个能量的载体，更具有了数据检测、处理、状态计算、保存、传递的功能，成为了一个智能化的电池模组。接口标准化和协议开放性使电池模组的使用非常方便、经济，并从源头解决了梯次利用电池测试的难题。 08现有BMS vs分布式电池管理模块 电池传感器 8 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理 现有的主从架构BMS——没有电池状态计算和数据保存功能 分布式架构BMS和电池传感器BCMBMMBMM BMM BMM BMM VCU或显控模块 CAN0 CAN1主控模块：电池组电压/电流/绝缘检测继电器控制电池状态（SOX）计算告警/通讯/协议/策略VCU/储能显控：整车或储能电池堆控制从控模块：电池单体电压/温度 HCM CSM- DBM-DBM- DBM CAN1 CAN0 VCU或显控模块 VCU/储能显控：整车或储能电池堆控制告警/通讯/协议/策略高压控制模块：电池组电压/绝缘检测继电器控制电池传感器：电池单体电压/温度电池状态（SOX）计 算/数据保存高特创新 09分布式电池管理模块 电池传感器的优势 9 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理电池状态采集/计算，和应用层解耦 —— 系统简化省却线束，便于安装 —— 降低成本省却线束 /SOS计算 —— 安全可靠 内置状态计算/数据存储 —— 全生命周期管理/梯次利用开放/统一的接口 —— 标准化/可互换 高特方案应用图例 大小尺寸电压测点 温度测点 GOLD ELECTRONIC全生命周期电池管理 = 电池模组 + 电池传感器 GOLD ELECTRONICGOLD INNOVATION 11 11 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理电池传感器要解决的核心技术是电池状态的准确计算 。高特 SOC/SOH（ SOX）的诊断算法，采用了自学习的神经网络算法，具有自适应、收敛性和鲁棒性的特性，具有较高的精度和纠错能力。采用了simulink建模的方式实现并自动生成代码，避免人为编码的错误风险，大大提高算法的可靠性和稳定性。电池状态SOX算法 12 12 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理BMS的颠覆者——高特电池传感器—— 自学习和神经网络算法解决了电池状态计算准确性和自适应的难点； —— 主动均衡技术有效改善电池组的一致性，延长电池组使用寿命；—— 分布式架构技术使BMS从理念到形态发生了根本的改变，清晰的界定了BMS和系统的关系，真正让 BMS回归到 电池传感器 的本源。高特立足于多年对电池失效机理和生命周期的特性研究，以及对电池管理系统和用户需求的深刻理解，基于以上核心技术研发出 电池传感器 ，成为BMS行业的颠覆者。 电池传感器 不仅仅解决了梯次利用的关键难题，也是BMS技术发展的必然方向； measurement thinking = V + I + T + SW 13 13 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理高特梯次利用案例Ø 福斯特园区 18MWh梯次利用储能系统（三元电池）Ø 张北 9MWh动力电池梯次利用储能系统（磷酸铁锂）Ø 苏州同里新能源小镇 2.4MWH梯次利用储能系统Ø 上海电气累计 4MWh梯次利用储能系统（磷酸铁锂）Ø 天津捷威 2MWH园区梯次利用储能系统Ø 深圳普兰德 500KWh梯次利用储能系统（磷酸铁锂）Ø 知豆电动车 500KWh梯次利用系统（三元电池）Ø 杭州高特 -普莱德梯次利用 50KW/250KWh （磷酸铁锂）Ø 杭州文一二路 2MWH光储充一体化项目Ø 安阳岷山 1MWh铅酸储能系统（回收铅酸电池） 14 14 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例1（国家电网张北9MWh梯次利用储能电站） 项目为国家风光储输示范工程梯次利用电池储能系统，工程总容量为 9MWh，分为 7套 500kW*3h独立储能子系统。采用青岛薛家岛充换电站、流清河充换电站及所服务车辆的退役动力电池。 项目实际退役 1500个电池箱，经初步筛选去除单体电芯严重衰减的电池箱后，可以直接使用的电池箱为1260箱，占比为 84%，即该项目电动汽车退役的电池其电池箱（或模组）的直接可利用率为 80%+。 15 15 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例1（国家电网张北9MWh梯次利用储能电站） 16 16 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例2（远东福斯特18MWh梯次利用储能电站） 17 17 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例3（上海电气梯次利用储能电站） 18 18 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例4（天津捷威园区2MWh梯次利用储能电站） 19 19 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例5（国家电网苏州同里新能源小镇梯次利用光储充一体站） 20 20 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例6（浙江电网梯次利用光储充一体化站） 21 21 梯次利用的必由之路——全生命周期电池管理案例（高特临安园区梯次利用储能站） 谢谢Thanks for Your Time