均衡处理动力电池 提升电车续航里程 襄阳公交破解动力电池衰减问题实现新路径

一、引言

近几年来，受大环境影响，经济下行。公交作为公益性企业也不例外，面对多元化出行冲击等严峻形势，国内公交经营普遍举步维艰，各地公交停运风波时有发生。因此，襄阳公交自我挖潜，控规增效，充分发挥纯电动公交车优势，尝试对动力电池进行均衡处理，恢复纯电车续航里程，提高电车利用率，降低企业运营成本。

二、纯电公交优势与面临的问题

（一）纯电动公交车的优势

纯电动公交车能够减少尾气排放，改善空气质量；在运行过程中噪音低，为乘客提供更加舒适的出行体验；相比传统燃油汽车，能耗成本更低，经测算同级别的纯电与混动相比，燃材料可节约0.72元/公里，全年可节约5.5万元/台。

（二）纯电动公交车面临的问题

受电池生产工艺及动力电池特性，磷酸铁锂动力电池的性能在低温环境下会受到影响，出现充电时间延上，续航里程缩短的问题。但最突出的问题是：纯电动公交车在使用一定年限后，动力电池衰减，出现单体压差大，续航里程不足以满足实际营运需求。

三、襄阳公交应对动力电池衰减问题

（一）动力电池衰减基本情况

目前，襄阳公交有公交车1588台，其中纯电车辆897台，占比达56.5 %。有三个批次的车辆动力电池衰减最突出，具体如下：

2016年7月购置20台批次，电池容量238Kwh，公告公里跑200公里，使用7年后能跑90公里；

2016年12月购置60台批次，电池容量176Kwh，公告公里跑220公里，使用7年后能跑60公里。

2018年12月购置25台批次，电池容量183Kwh，公告公里跑160公里，使用5年后能跑80公里。

该三批次105台纯电公交车，使用5-7年后，动力电池衰减严重，SOC达到40%-60%时开始报警限工，续航里程只能达到60-90里左右。因此，需要提升纯电公交车的续航里程，满足线路运营需求。

（二）动力电池均衡探索历程

襄阳公交作为新能源示范应用推广城市，从2016年开始每年更新车辆都购置纯电动公交车，对动力电池续航问题也开始摸索，不断寻求探索动力电池修复解决方案。

2018年开始尝试用大功率充电机对单体电池充放电，利用万用表实时测量电压，专人看管，费时费力，还会造成其他单体出现故障；

2019年采用更换电芯和部分电池补电相结合的方式修复电池，新旧电芯不一致，容易出现电池压差大故障；

2020年通过电池服务站购买专用电池均衡仪，对整车电池箱进行均衡，一次性可以对36块单体进行均衡，大大提高整车均衡效率，基本能满足日常营运，但使用效果只能维持3-5个月，未达到理想状态。

直到2021年，同一家新能源技术有限公司就动力电池容量提升项目进行联合研发取得重大技术突破，研发出一款动力电池主动均衡容量提升产品。

通过对比，采用手动均衡，费时费力，还会造成营运损失，并且实际使用效果不佳，每年都需要重复操作；而采购主动均衡设备，效率高效果好，不需要反复拆装均衡，一次性安装，几乎没有营运损失，并且质保2年。

（三）动力电池主动均衡产品介绍

2021年襄阳市公交与动力电池主动均衡修复科研机构，就动力电池容量提升项目联合研发达成合作意向，针对动力电池容量提升系统的指标优化和效果实测等方面作了大量工作，取得了重大技术突破。

木桶盛水量的多少，取决于构成木桶的最短木板的长度，而主动均衡类似于木桶效应。动力电池容量提升系统，以低压电瓶为载体，通过“充低放高”的方式,提升最低单体电压，降低最高单体电压，实现电池组单体电压性能差距减少，“补救”单体电池压差大问题，最终达到了提升电池容量的目的，真正做到“为电池补齐短板”。具体产品组成及工作原理如下：

1、产品组成：主要包括一台控制主机、数台双向均衡从机、一台远程控制终端、系统分析软件、系统线束等。

2、工作原理：动力电池容量提升系统，相当于在车辆上加装了一套动力电池主动均衡设备。车辆停驶或非充电状态下，借助低压蓄电池，持续对单体输出2.5安以内的电流，将单体电压高的电芯能量转移给单体电压低电芯，对电压较高的电芯放电，放出的能量用来对电压较低的电芯进行充电。通过“充低放高”的方式，主动均衡平均各单体电压。充电时，让电压最先达到100%的电芯B自放电给A和C，三个电芯再一起充满；放电时也是一样，当电芯B剩余电量过低时，让A和C给B充电，实现电池组的性能整体一致性，最终达到提升电池容量的目的。

（四）动力电池主动均衡产品实测效果

截止目前，襄阳公交已完成30余台动力电池的均衡维修，均衡前平均续航里程61.24公里，加装主动均衡设备后平均续航里程160.4公里，最高续航里程达到180公里，基本能够满足营运需求。这三批次车辆105台全部均衡完，按照目前10米纯电动车辆价格120万元/台，可节约车辆采购费用12232万元，同更换动力电池可节约费用2152万元。

（五）动力电池主动均衡产品安全保障

1、支持系统独立。加装系统不参与车辆通讯,不影响整车CAN通讯；

2、支持温度保护。实时监控电池温度及时反馈至系统平台，发现异常系统停机保护。

3、支持低压保护。当低压蓄电池在工作过程中电压小于23V时，将触及指令，系统进入休眠状态。

4、支持监控预警。后台可实时展现系统工作状态和电池性能状态，对于性能异常电芯有预警功能。

5、支持过压保护。均衡设备在工作过程中如出现电压异常，从

机端的过压保险将起到保护作业，确保充电电压正常。

（六）动力电池主动均衡产品售后保障

1、系统安装电池检测。对整车电池全方位检测，综合评估电池性能，如少量电池性能太差，建议少量更换电池（<整车15%）后加装主动均衡系统，确保效能最大化。

2、系统质保。综合评估电池性能，选取最佳方案，非人为损坏，产品质保期2年。

3、监控与培训。产品安装后，我们将实时监控系统和电池状态，确保产品安全，并针对客户开展技术指导和培训。

（七）动力电池均衡成本对比分析

襄阳公交纯电动公交车以大电量为主，以10米300度电量纯电动公交车为例。

1、购置新纯电动公交车。价格近100余万元/台；

2、更换新的电芯。按照市场价800-1000元/度电，全部更换新电芯费用约20余万元/台，

3、人工手动均衡。单次均衡费用约4000元，一台设备，慢充慢放耗时10天左右，均衡初期效果明显，使用3-5个月后，电池依然会出现压差过大，整改频繁，影响营运造成的损失。

4、主动均衡设备。一个模块5000元，以10.05米纯电公交车为例需要5-6个模块，加上人工成本，费用预计3万余元/台。

综述所述，采用主动均衡设备比购置新车节约96%，比更换电池费用节约83%，比人工均衡节约50%。

通过加装主动均衡设备，不仅提高了公司的电池利用率，而且极大的降低了购车费用和更换电池费用，探索出延长电池使用寿命的新技术，践行创新突破，再创辉煌。