電動汽車動力電池運維精益化管理探索與實踐

戴詠夏

（國網杭州供電公司，杭州　310009）

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電動汽車動力電池運維精益化管理探索與實踐

戴詠夏

（國網杭州供電公司，杭州310009）

動力電池是電動汽車的核心組成部分，其使用性能狀態直接影響到電動汽車的安全穩定運行。本文從電動汽車動力電池進行運維精益化管理的必要性入手，展示了動力電池運行維護工作中形成長效管理機制、實施常態化風險防控、開展專業化檢修作業等生產管理實踐，給出了推行運維精益化管理所取得的初步成效，進而提出動力電池全壽命周期管理及退運電池回收利用的工作謀劃，為真正有效掌握大規模電動汽車動力電池的安全運行狀態、使用維護手段提供參考。

電動汽車；動力電池；運行維護；精益化管理

面對日益嚴重的能源短缺與環境惡化問題，尋求資源、環境于社會、經濟相互促進與協調發展的可持續發展模式已成為世界性潮流。為了汽車工業的持續發展，在全國范圍內開展新能源汽車推廣應用工作，《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020年）》中指出，電動汽車累計產銷量到2020年超過 500萬輛［1］。在電動汽車快速發展和大規模應用過程中，動力電池作為電動汽車核心組成部分及能量供給來源，與傳統內燃機汽車相比，動力電池對電動汽車的安全性、穩定性、經濟性和可靠性成為大家普遍關注的問題。

建設電動汽車智能充換電服務網絡，實現電動汽車動力電池參與電網調峰，是電網智能化發展的重點［2］。動力電池的安全、高效使用對電動汽車充換電站實際運行過程起到決定性作用，安全使用動力電池的結果，直接決定電動汽車充換電站乃至電動汽車領域的發展趨勢［3］。針對動力電池的結構設計、電池管理系統、熱管理技術等諸多課題國內外研究機構和生產企業開展了大量的工作，但是對電動汽車動力電池運行維護進行分析和研究幾乎空白。而借鑒電網生產精益化管理的全新思路和戰略決策，強化動力電池運行維護的細節管理和過程管理，推行電動汽車充換電網絡動力電池運維精益化管理，是為了讓動力電池的運行維護更可靠，運營服務更優質，讓電動汽車充換電服務更加深入人心，更具美譽度。

1　推行運維精益化管理的必要性

1.1電池是充換電網絡核心設備和電動汽車動力之源

目前杭州換電網絡運營的電動汽車累計換電超過120萬車次，行駛里程超過6000萬km，單車最高運營里程已突破30萬km。充換電網絡快換模式下的動力電池投資大、技術含量高、附加值高，而提高電池性能和壽命，降低成本，提高動力電池輸入輸出特性、安全性、一致性、耐久性和性價比等綜合性能，突破動力電池技術瓶頸，進而實現動力電池模塊標準化、系列化、通用化，可為支撐發展電動汽車的商業化運營模式提供核心保障。

1.2運維精益化管理是提升充換電網絡運營效益的需要

動力電池使用工況復雜、種類多、專業分工細、運行區域廣且散。動力電池從電芯供應到客戶使用，需要設計、生產、倉儲、調配、檢修等多個部門的不同專業人員同時配合，才能順暢完成。涉及的電池從蓄電池模塊、動力線束、箱體、接插件、采樣控制模塊、定位模塊等物理化學的各個方面，同時受地理條件、氣候等眾多不可控因素的影響。對電池運維業務的梳理、整合、優化工作流程，確保每一個崗位都成為運維管理“流水線”上的一個作業環節，并做到環環相扣，做到狀態監測與故障預警，在夯實安全生產和優質服務根基的同時，延長電池使用壽命，增加電動汽車續航里程及充換電服務費用，提高充換電網絡運營效益。

2　運維精益化管理工作生產實踐

2.1規范管理模式，建立系列長效管理制度

穩步推行電池接收檢驗、運行管理、電池調配、報修處理、運行抽檢、倉儲管理及數據分析等各項管理工作，形成了乘用車動力蓄電池箱運行和檢修規程。為規范電池評價管理，提升充換電站內工作人員的業務能力和管理水平，編制了日常充換電作業、電池故障評價評級規程、異常情況處理及典型案例分析匯編等動力電池運行作業指導書。不同于傳統的燃油車，需要電動汽車駕駛員學習和適應的是駕駛習慣，為此，編制了電池運行及異常、電動車輛操作注意事項、節省電量的駕駛方法等動力電池安全運行手冊。各項管理制度的健全完善并嚴格執行，規范了辦事程序，提高了管理透明度，實行了長效管理，有效推動了各項工作的順利開展。

2.2提升運維管控水平，推行常態化風險防控管理

結合杭州供電公司常態化安全管理提升要求，強化電池運行使用全流程各環節安全管控，電動汽車充換電站促成運行維護一體化工作機制，做好電池投運檢查、充電檢查、換電檢查及電池故障篩選等安全運行保障工作。對倉儲電池開展常態化的絕緣檢測及定期補電工作，對新投運電池嚴把試車運行關卡，避免因電池性能影響安全運行和行駛里程情況。做好電池安全隱患、故障、事故分析與監督，著力電池安全風險防控管理。此外，在目前國家尚未出臺電動汽車動力電池安全性評價標準的前提下，探索研究了動力電池應急響應的組織體系、應急管理制度和預案、人員培訓和演練方案等，以提高突發事件應急反應和處置能力，確保充換電網絡安全運行。

2.3加強電池檢修管理，強化分析評估開展專項技術工作

結合動力電池返廠檢修和自行檢修方式，運維班組形成檢修工作專業化機制，加大自行檢修隊伍的建設，建立了日常評估與重點檢測相結合的電池評價評級機制，在電池運行日常檢測、巡檢、監測及定期抽檢等全方面嚴格把好關卡。日常運維過程中，根據監測電池充放電數據對在運電池進行判斷和評級，并根據電池特性與管理經驗，對換電車輛低里程電池、道路救援低里程過放電池、充換電次數重要節點等實施電池性能全面檢測。通過組織電池檢測人員赴各充換站對運行電池駐站排查與就地檢修，并在維修點進行集中維修，強化了電池檢修力度，縮短了維修周期，保障了可用電池數量的維持。此外，借鑒先進的容量衰退軌跡分析方法［4］，開展電池實際循環壽命的特性表征研究。深入分析電池的狀態監測與故障診斷，滾動對換電次數、行駛里程、使用壽命、故障率等進行指標性分析，為更好地挖掘電池運行維護解決方案提供參考。

2.4豐富創新舉措，助推運維管理技術新發展

緊密圍繞充換電網絡運營服務中心工作，深入推進技術研究和發展。聯合國內外智力資源，研究動力電池的壽命預測管理與評估技術，基于大數據分析動力電池充換電壽命、SOC、剩余里程、故障統計與歷史信息，對電池狀態和質量進行動態評價。研究動力電池主動調配技術，根據換電站換電需求和電池備件動態預警，提高電池調配管理水平，推進精益化運營調控、電池等設備狀態檢修等方面的研究和開發工作，并施行動力電池全壽命周期管理理念，加強對運行動力電池進行全過程管控力度。同時，采取電動汽車電池智能均衡充電管理芯片的應用方案［5］，開展了修復電池運行檢測與均衡維護服務工作，提高電池實際可用容量和循環壽命。此外，為進一步規范動力電池運行管理，開展專業化電池檢測業務，初步建立了電池檢測組織體系。

3　推行運維精益化管理取得的成效及深化

近年來，國網杭州供電公司制定落實工作目標，對標桿、功短板，不斷摸索，探尋出了一條換電模式下電動汽車動力電池運行檢修精益化管理思路。以安全生產為基礎，借鑒電網生產精益化管理經驗，開展了網絡優化運行和電池資產全壽命周期管理工作，基本實現了電池運維組織結構專業化、流程標準化、管理制度化的工作思路。其中，優化運行工作從站點接收投運、充電管理、電池數量需求和調配、物流優化、設備運維一體化等全方位展開。電池全壽命周期管理工作，從接收檢測、運行監控、日常維護、定期檢測和保養、故障維修等全過程展開專業化電池運維。

比如，在提升電池使用壽命增加電池利用率方面，依托精益化運維管控，及時發現容量衰減速率較快的運行電池，在平均循環使用到277次時，其容量平均降至初始容量的87%。通過采取單體電芯替換措施提高電池一致性后，放電容量立刻得到提升，當循環次數為1062次，放電容量約為初始容量的80%。此外，引入均衡充電管理，電池循環充放電次數由傳統充電方式的平均480次提高至到1055次，大幅度提高了動力電池的實際可用容量和循環壽命性能。

精益化運維管控下動力電池能源供應的保障，基本保證了杭州電動汽車充換電網絡的正常運營。然而，在新能源產業發展新形勢下，運維精益化管理仍需進一步深化推進。

3.1強化動力電池全壽命周期管理

加大電池運行檢修管理力度，進一步強化運行電池日常檢測、巡檢、監測、定期抽檢及電池維修等工作，施行動力電池全壽命周期管理，加強對運行動力電池進行全過程管控力度，改進管控模式，并圍繞充換電服務業務數據施行運營優化分析，使電池運行安全可控，進一步提升電池運維管理精益化程度。

3.2推行換電需求主動調配管理

應用動力電池主動調配技術，根據換電站換電需求和電池備件動態預警，開發基于地理信息與監控信息融合的電池調度指揮系統，實時監控車載電池的剩余電量情況，以便調配中心實時合理的安排配送路線、電池數量、車輛及人員，提高電池調配管理水平，減少充換電站排隊等待時間，提高客戶滿意度。

3.3注重退運電池回收利用管理

退運電池應考慮梯次利用，電池梯次利用是有望降低電動汽車使用成本的重要手段，電池梯次利用技術研究包括篩選評估、重新配組、梯次利用與儲能集成、梯次利用機制及其管理機制等。通過對動力電池進行梯次利用，可有效降低電池在電動汽車使用階段的成本，提升電池的利用價值，以充分發揮電池的動力使命。

4　結論

電動汽車動力電池在實際運行過程中，動力電池總是處于放電電流不穩定和大電流沖擊的環境下工作，從而必然會影響動力電池的使用性能。通過形成動力電池運行檢修方法，建立動力電池安全性評價體系，推行動力電池全壽命周期管理，激勵動力電池退役回收研究，實現更安全、節約、合理、有效地使用電池，確保電池性能、延長電池壽命、達到提高電池使用效率的目的。進而提升電動汽車動力電池的環境性能，打破綠色壁壘，實現電動汽車產業可持續發展。

［1］ 中華人民共和國中央人民政府. 節能與新能源汽車產業發展規劃［EB/OL］［2015-08-24］. http︰//www.gov.cn.

［2］ 劉振亞. 全球能源互聯網［M］. 北京︰中國電力出版社，2015.

［3］ 連湛偉，石欣，克瀟，等. 電動汽車充換電站動力電池全壽命周期在線檢測管理系統［J］. 電力系統保護與控制，2014，42（12）︰137-142.

［4］ 時瑋，姜久春，張言茹，等. 磷酸鐵鋰電池容量衰退軌跡分析方法［J］. 電網技術，2015，39（4）︰899-903.

［5］ 張帆，鄭正仙. 基于無損均衡技術的電動汽車智能均衡充電機研究［J］. 供用電，2013，30（2）︰22-27.

Exploration and Practice of Operations Lean Management for Power Battery of Electric Vehicles

Dai Yongxia
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou310009）

As the core component of electric vehicle，the performance of power battery directly affects the safe and stable operation of electric vehicles. The necessity of power battery operation and maintenance lean management in electric vehicle was carried out，the practice of production management in the operation and maintenance of power battery were demonstrated，including the long-term management mechanism，the implementation of the normalization of risk prevention and control，and carry out professional maintenance operations，etc. The preliminary results of the lean management of operation and maintenance were given. The work plan for the whole life cycle management of power battery and the recycling of battery back battery were presented. It provides reference to the safe operation of power battery of electric vehicle and it’s using maintenance method.

electric vehicle； power battery； operation and maintenance； lean management

戴詠夏（1985-），男，廣西梧州人，碩士，工程師，主要從事電動汽車充換電運營研究工作。