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均衡處理動力電池 提升電車續航里程 襄陽公交破解動力電池衰減問題實現新路徑

一、引言

近幾年來，受大環境影響，經濟下行。公交作為公益性企業也不例外，面對多元化出行沖擊等嚴峻形勢，國內公交經營普遍舉步維艱，各地公交停運風波時有發生。因此，襄陽公交自我挖潛，控規增效，充分發揮純電動公交車優勢，嘗試對動力電池進行均衡處理，恢復純電車續航里程，提高電車利用率，降低企業運營成本。

二、純電公交優勢與面臨的問題

（一）純電動公交車的優勢

純電動公交車能夠減少尾氣排放，改善空氣質量；在運行過程中噪音低，為乘客提供更加舒適的出行體驗；相比傳統燃油汽車，能耗成本更低，經測算同級別的純電與混動相比，燃材料可節約0.72元/公里，全年可節約5.5萬元/臺。

（二）純電動公交車面臨的問題

受電池生產工藝及動力電池特性，磷酸鐵鋰動力電池的性能在低溫環境下會受到影響，出現充電時間延上，續航里程縮短的問題。但最突出的問題是：純電動公交車在使用一定年限后，動力電池衰減，出現單體壓差大，續航里程不足以滿足實際營運需求。

三、襄陽公交應對動力電池衰減問題

（一）動力電池衰減基本情況

目前，襄陽公交有公交車1588臺，其中純電車輛897臺，占比達56.5 %。有三個批次的車輛動力電池衰減最突出，具體如下：

2016年7月購置20臺批次，電池容量238Kwh，公告公里跑200公里，使用7年后能跑90公里；

2016年12月購置60臺批次，電池容量176Kwh，公告公里跑220公里，使用7年后能跑60公里。

2018年12月購置25臺批次，電池容量183Kwh，公告公里跑160公里，使用5年后能跑80公里。

該三批次105臺純電公交車，使用5-7年后，動力電池衰減嚴重，SOC達到40%-60%時開始報警限工，續航里程只能達到60-90里左右。因此，需要提升純電公交車的續航里程，滿足線路運營需求。

（二）動力電池均衡探索歷程

襄陽公交作為新能源示范應用推廣城市，從2016年開始每年更新車輛都購置純電動公交車，對動力電池續航問題也開始摸索，不斷尋求探索動力電池修復解決方案。

2018年開始嘗試用大功率充電機對單體電池充放電，利用萬用表實時測量電壓，專人看管，費時費力，還會造成其他單體出現故障；

2019年采用更換電芯和部分電池補電相結合的方式修復電池，新舊電芯不一致，容易出現電池壓差大故障；

2020年通過電池服務站購買專用電池均衡儀，對整車電池箱進行均衡，一次性可以對36塊單體進行均衡，大大提高整車均衡效率，基本能滿足日常營運，但使用效果只能維持3-5個月，未達到理想狀態。

直到2021年，同一家新能源技術有限公司就動力電池容量提升項目進行聯合研發取得重大技術突破，研發出一款動力電池主動均衡容量提升產品。

通過對比，采用手動均衡，費時費力，還會造成營運損失，并且實際使用效果不佳，每年都需要重復操作；而采購主動均衡設備，效率高效果好，不需要反復拆裝均衡，一次性安裝，幾乎沒有營運損失，并且質保2年。

（三）動力電池主動均衡產品介紹

2021年襄陽市公交與動力電池主動均衡修復科研機構，就動力電池容量提升項目聯合研發達成合作意向，針對動力電池容量提升系統的指標優化和效果實測等方面作了大量工作，取得了重大技術突破。

木桶盛水量的多少，取決于構成木桶的最短木板的長度，而主動均衡類似于木桶效應。動力電池容量提升系統，以低壓電瓶為載體，通過“充低放高”的方式,提升最低單體電壓，降低最高單體電壓，實現電池組單體電壓性能差距減少，“補救”單體電池壓差大問題，最終達到了提升電池容量的目的，真正做到“為電池補齊短板”。具體產品組成及工作原理如下：

1、產品組成：主要包括一臺控制主機、數臺雙向均衡從機、一臺遠程控制終端、系統分析軟件、系統線束等。

2、工作原理：動力電池容量提升系統，相當于在車輛上加裝了一套動力電池主動均衡設備。車輛停駛或非充電狀態下，借助低壓蓄電池，持續對單體輸出2.5安以內的電流，將單體電壓高的電芯能量轉移給單體電壓低電芯，對電壓較高的電芯放電，放出的能量用來對電壓較低的電芯進行充電。通過“充低放高”的方式，主動均衡平均各單體電壓。充電時，讓電壓最先達到100%的電芯B自放電給A和C，三個電芯再一起充滿；放電時也是一樣，當電芯B剩余電量過低時，讓A和C給B充電，實現電池組的性能整體一致性，最終達到提升電池容量的目的。

（四）動力電池主動均衡產品實測效果

截止目前，襄陽公交已完成30余臺動力電池的均衡維修，均衡前平均續航里程61.24公里，加裝主動均衡設備后平均續航里程160.4公里，最高續航里程達到180公里，基本能夠滿足營運需求。這三批次車輛105臺全部均衡完，按照目前10米純電動車輛價格120萬元/臺，可節約車輛采購費用12232萬元，同更換動力電池可節約費用2152萬元。

（五）動力電池主動均衡產品安全保障

1、支持系統獨立。加裝系統不參與車輛通訊,不影響整車CAN通訊；

2、支持溫度保護。實時監控電池溫度及時反饋至系統平臺，發現異常系統停機保護。

3、支持低壓保護。當低壓蓄電池在工作過程中電壓小于23V時，將觸及指令，系統進入休眠狀態。

4、支持監控預警。后臺可實時展現系統工作狀態和電池性能狀態，對于性能異常電芯有預警功能。

5、支持過壓保護。均衡設備在工作過程中如出現電壓異常，從

機端的過壓保險將起到保護作業，確保充電電壓正常。

（六）動力電池主動均衡產品售后保障

1、系統安裝電池檢測。對整車電池全方位檢測，綜合評估電池性能，如少量電池性能太差，建議少量更換電池（<整車15%）后加裝主動均衡系統，確保效能最大化。

2、系統質保。綜合評估電池性能，選取最佳方案，非人為損壞，產品質保期2年。

3、監控與培訓。產品安裝后，我們將實時監控系統和電池狀態，確保產品安全，并針對客戶開展技術指導和培訓。

（七）動力電池均衡成本對比分析

襄陽公交純電動公交車以大電量為主，以10米300度電量純電動公交車為例。

1、購置新純電動公交車。價格近100余萬元/臺；

2、更換新的電芯。按照市場價800-1000元/度電，全部更換新電芯費用約20余萬元/臺，

3、人工手動均衡。單次均衡費用約4000元，一臺設備，慢充慢放耗時10天左右，均衡初期效果明顯，使用3-5個月后，電池依然會出現壓差過大，整改頻繁，影響營運造成的損失。

4、主動均衡設備。一個模塊5000元，以10.05米純電公交車為例需要5-6個模塊，加上人工成本，費用預計3萬余元/臺。

綜述所述，采用主動均衡設備比購置新車節約96%，比更換電池費用節約83%，比人工均衡節約50%。

通過加裝主動均衡設備，不僅提高了公司的電池利用率，而且極大的降低了購車費用和更換電池費用，探索出延長電池使用壽命的新技術，踐行創新突破，再創輝煌。