動力蓄電池全生命周期數據庫建設及殘值評估指標選取探索

武雙賀，張廷，李龍輝

動力蓄電池全生命周期數據庫建設及殘值評估指標選取探索

武雙賀，張廷，李龍輝

（中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300）

文章基于國家對新能源汽車監控及動力蓄電池溯源管理相關政策內容，探討構建動力蓄電池全生命周期數據庫建設思路、基于動力蓄電池全生命周期數據通過大數據分析開展殘值評估的可行性研究以及殘值評估過程中評估指標選取的初步構想。

新能源汽車；動力蓄電池；全生命周期數據庫；殘值評估

前言

新能源汽車產業的快速發展，帶動了對動力蓄電池的強勁需求，2018年動力蓄電池配套量約57GWh，較2012年增長了80余倍，產業規模居世界第一。退役動力蓄電池催生了諸如基站備電、電網儲能、低速車換電等一系列梯次利用產業，進而引出對快速有效、低成本退役電池殘值評估方法的迫切需求。《新能源汽車生產企業及產品準入管理規定》（工信部39號令）中指出，新能源汽車生產企業應當建立安全狀態監測平臺，對新能源汽車及動力蓄電池安全狀態進行監測。《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》以及《新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規定》中明確動力蓄電池溯源管理的各項要求。上述國家管理政策實施，為構建動力蓄電池全生命周期數據庫提供了可能，本文探討構建涵蓋動力蓄電池原始出廠信息、車載運行信息、過程流轉信息以及退役檢測信息的全生命周期數據庫構建思路，并梳理影響退役動力蓄電池殘值的諸如維修更換類型及頻次、充放電倍率、溫度等關鍵指標，分析基于動力蓄電池全生命周期數據庫開展退役動力蓄電池殘值評估研究的可行性。

1 動力蓄電池全生命周期數據庫建設

動力蓄電池全生命周期數據庫建設思路涵蓋電池生產原始出廠直至車電分離完成退役全流程，如圖1所示。

圖1 新能源汽車動力蓄電池全生命周期數據庫示意圖

1.1 原始出廠信息

原始出廠信息作為殘值評估的基本依據,特別是在使用重置成本法計算功能性貶值和經濟性貶值方面不可或缺。其中應包含產品規格型號、材料體系、能量密度、起始容量、循環壽命等各項參數，部分字段信息示例見表1。

表1 原始出廠信息

1.2 車載運行信息

本文通過梳理《GB/T 32960 電動汽車遠程服務與管理系統技術規范》，綜合考慮退役動力蓄電池殘余價值評估需要，形成涵蓋整車數據、驅動狀態、車輛位置數據以及極值和報警數據的車載運行信息數據庫。車載運行信息數據作為退役動力蓄電池殘值評估的重要依據，相較傳統二手車殘值評估中歷史數據無從查詢窘境，可以有效反映動力蓄電池在車載使用過程中的各項指標變化情況。

表2 車載運行信息

1.3 過程流轉信息

通過分析傳統二手車交易過程后發現，妨礙二手車交易的主要原因之一，買賣雙方就車輛維修記錄無法達成共識。過程流轉信息數據庫基于國家溯源管理平臺，涵蓋動力蓄電池出現故障的類型、維修更換的時間、地點、頻次等關鍵信息。

1.4 退役檢測信息

退役檢測信息，一方面涵蓋諸如外觀損壞情況、銘牌信息完整度等基本檢測內容，輔助進行殘值評估。另一方面構建部分退役動力蓄電池內阻、剩余容量等進階檢測項目，可作為構建殘值評估模型過程中模型驗證數據來源。

2 退役動力蓄電池殘值評估指標體系選取

本文通過對數據庫中諸多影響因子進行分析驗證，充分考慮實際應用場景重點關注指標，探索選取充放電電流、電壓、溫度等一系列基礎指標，并在此基礎上形成健康度SOH、安全可靠性、一致性、剩余壽命四項二級指標。

圖2 退役動力蓄電池殘值評估指標體系選取示意圖

2.1 健康度SOH

健康度SOH最為直接地代表了動力蓄電池當前的狀態與新品電池狀態間的區別，目前較為常用的SOH數學模型主要由經驗模型、等效電路模型和電化學模型三種。充分考慮目前普遍采用的影響因素以及新能源汽車國家監控平臺所包含字段信息，以及可操作性等因素，選取充電電流、電池溫度極值、單體電池電壓極值、起始充電SOC、終止充電SOC等字段信息作為基礎指標。

2.2 安全可靠性

動力蓄電池安全可靠性方面可重點考慮選取高溫報警、SOC跳變、單體電池一致性報警、單體電池過壓報警、單體電池欠壓報警等基礎指標，并且針對不同的基礎指標劃分不同的故障類型和故障等級，并且分析故障發生的原因，在實際殘值評估模型構建過程中可根據故障帶來影響的嚴重程度給予不同的權重。

2.3 一致性

電壓、內阻以及容量一致性指標直觀表征退役電池產品質量，主要基于新能源汽車監控數據中單體電池電壓值。溫度一致性基于電池包內部不同位置溫度測點的溫度監控數據，主要用于表征動力電池包熱管理水平。

2.4 剩余壽命

本文在研究過程中，基于動力蓄電池全生命周期數據庫建設，提出基于運行數據的等效退化模型。基于歷史運行數據，參照標準循環工況，歸一化方法賦予零散化充放電片段不同比例系數計算得到剩余循環壽命。基于以上思路，初步選取充放電過程中充放電倍率、充放電深度、電池溫度、單體電池電壓極差、溫度測點溫度極差等因素作為基礎指標。

3 結語

我國新能源汽車產業持續快速增長帶動退役動力蓄電池梯次利用產業快速發展，本文探索構建動力蓄電池全生命周期以及基于大數據分析的殘值評估方法研究可行性，并初步提出評估指標選取思路，為后續殘值評估模型研究工作奠定基礎。

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Exploration on the Construction of the Life Cycle Database of Traction Battery and the Selection of Residual Value Evaluation Index

Wu Shuanghe, Zhang Ting, Li Longhui

（China Automotive Technology & Research Center Co., Ltd, Tianjin 300300）

Based on the national policy on new energy vehicle monitoring and traction battery traceability management, this paper discusses the construction of the life cycle database of traction battery. Based on the life cycle data of the traction battery, the feasibility study of the residual value evaluation through big data analysis and the preliminary concept of the evaluation index selection in the residual value evaluation process.

New Energy Vehicle; Traction Battery; Life Cycle Database; Residual Value Evaluation

U469.72

A

1671-7988(2019)14-40-03

U469.72

A

1671-7988(2019)14-40-03

武雙賀（1990-），男，助理工程師，碩士，就職于中國汽車技術研究中心有限公司，從事新能源汽車動力蓄電池回收利用政策及技術研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.013