5月11-12日,由电动汽车资源网主办的2018中国(郑州)新能源汽车产业生态大会在郑州登封盛大举行。其中,11日上午的主题为“服务2.0时代——新能源汽车售后服务及电动二手车流通体系的构建”,汉腾汽车赵予民向大家讲述“一种降低电池包售后维修成本的技术解决方案”。电动汽车资源网整理赵予民演讲PPT主要内容如下:

汉腾汽车混合动力技术总监赵予民

电池包采用三元18650电芯，由模组串联组成，电池包内设有电池管理系统、电池热管理系统，可有效保护电池包安全。

电池包构成部件：模组和、蒸发器、PTC加热模块、风机、风道及温度采集组成热管理系统；BMS管理系统；BDU模块。

一、电芯安全性失效模式

电芯内部正负极短路

电池内短路是由电芯内部引起的，引起电池内短路的原因有很多，可能是由于电芯生产过程中缺陷导致或是因为长期振动外力导致电芯变形所致。一旦发生严重内短路，无法阻止控制，外部保险不起作用，肯定会发生冒烟或燃烧。

电池单体漏液

这是非常危险，也是非常常见的失效模式。电动汽车着火的事故很多都是因为电池漏液造成的。电池漏液的有原因有：外力损伤；碰撞、安装不规范造成密封结构被破坏；制造原因：焊接缺陷、封合胶量不足造成密封性能不好等。

电池负极析锂

电池使用不当，过充电、低温充电、大电流充电都会导致电池负极析锂。国内大部分厂家生产的磷酸铁锂或三元电池在0摄氏度以下充电都会发生析锂，0摄氏度以上根据电芯特性只能小电流充电。发生负极析锂后，锂金属不可还原，导致电池容量不可逆衰减。析锂达到一定严重程度，形成锂枝晶，刺穿隔膜发生内短路。所以动力电池在使用时应该严禁低温下进行充电。

电芯胀气鼓胀

产生胀气的原因很多，主要是因为电池内部发生副反应产生气体，最为典型的是与水发生副反应。一旦发生电池胀气就会发生漏液等情况。

二、电芯非安全性失效模式

容量一致性差

动力电池的不一致性通常是指一组电池内电池的剩余容量差异过大、电压差异过大，引起电池续航能力变差。引起电池间一致性变差的原因是多个方面的，包括电池的生产制造工艺，电池的存放时间长短，电池组充放电期间的的温度差异，充放电电流大小等。

自放电过大

电池制造时杂质造成的微短路所引起的不可逆反应是造成个别电池自放电偏大的最主要原因。在大多电池生产厂家对电池的自放电微小时都可忽略，由于电池在长时间的充放电及搁置过程中，随环境条件发生化学反应，引起电池大自放电现象，这使电池电量降低，性能低下，不能满足使用需求。

低温放电容量减少

随着温度的降低，电解液低温性能不好，参与反应不够，电解液电导率降低而导致电池电阻增大，电压平台降低，容量也降低。目前各厂家电池-20度下的放电容量基本在额定容量的70%~75%。低温下电池放电容量减少，且放电性能差，影响电动汽车的使用性能和续驶里程。

电池容量衰减

电池容置衰减主要来自于活性锂离子的损失以及电极活性材料的损失。正极活性材料层状结构规整度下降，负极活性材料上沉积钝化膜，石墨化程度降低，隔膜孔隙率下降，导致电池电荷传递阻抗增大。脱嵌锂能力下降，从而导致容量的损失。

三、BMS失效模式

BMS电压检测失效导致电池过充电或过放电

连接、压线过程或接触不良导致电压检测线失效，BMS没有电压信息，充电时该停止时没有停止。电池过充会着火、爆炸，磷酸铁锂过充至5V以上大部分只是冒烟，但是三元电池一旦过充，会发生爆炸。

BMS电流检测失效

霍尔传感器失效，BMS采集不到电流，SOC无法计算，偏差大。电流检测失效可能导致充电电流过大。充电电流大，电芯内部发热大，温度超过一定温度，会使隔膜固化容量衰减，严重影响电池寿命。

BMS温度检测失效

温度检测失效导致电池工作使用温度过高，电池发生不可逆反应，对电池容量、内阻有很大影响。在电池使用过程中要严格控制电池的温度在20-45摄氏度之间，除能有效提高电池的使用寿命和可靠性之外还能有效避免电池低温充电析锂造成的短路以及高温热失控。

绝缘监测失效：

在动力电池系统发生变形或漏液的情况下都会发生绝缘失效，如果BMS没有被检测出来，有可能发生人员触电。

电磁兼容问题通讯失效

对BMS系统来说，电磁兼容主要考核它抗电磁干扰能力。电磁干扰会导致BMS通讯失效，引发以上几个问题。

SOC估算偏差大

目前所有BMS厂家普遍存在的问题，只是偏差大小的差别。基本上目前的检验标准要求都是5%以内，大部分厂家BMS应该都很难达到，因为实际使用中SOC误差会越来越大，因为使用环境更加的复杂，影响精度的条件更多。

三、系统集成（PACK）失效模式

汇流排的失效

如果是螺栓连接，在后期使用过程中，螺栓氧化脱落或振动导致螺栓松了都会导致导体连接处产生大量的热，极端情况下会导致动力电池着火。因此绝大部分动力电池系统生产厂家在Pack设计时电芯与电芯连接或模块与模块连接处采用激光焊接，或在连接处增加温度传感器通过检测的手段避免汇流排的失效。

动力电池系统主回路连接器失效

动力电池系统高压线通过连接器与外部高压系统相连。连接器性能不可靠，在振动下发生虚接，产生高温烧蚀连接器。一般来说连接器温度超过90度就会发生连接失效。因此在系统设计时连接器需要增加高压互锁功能，或在连接器附进加温度传感器，时刻监测连接器的温度以防止连接器的失效。

高压继电器粘黏

继电器有一定次数的带载断开，大部分接触器在大电流带载闭合时烧蚀。在系统设计一般采用双继电器方案，按照先后顺序闭合控制以避免高压接触器粘黏。

熔断器过流保护失效

高压系统部件中的熔断器的选型匹配，梯度先断哪个后断哪个需要综合考虑。振动或外部受到碰撞挤压导致动力电池发生形变，密封失效，IP等级降低，因此在系统设计时需要考率电池箱结构的碰撞防护。

四、动力电池的质保期

A123的圆柱电池26650的循环数据，1C/1C、100%DOD，20000次循环后容量保持率65%左右。

五、换电的商业模式

车只作为载体，车电分离，利用谷电大幅降低成本，并解决续航里程问题和充电时间问题。

六、分箱模组电池包结构：采用无线通讯BMS控制

七、标准模组电池包的成本预测

针对上述标准模组包：1.7元/Wh含税；一个标准模组包（2.65KWh）：4505元含税/个模组包；针对CS9SUV整车：采用12个标准模组包31.8KWh），合计54060元含税。

八、标准模组电池包安装位置

九、微型-充换电站系统定义

微型充换电设备：一个微型充换电设备（专利技术）

1）一个无线通讯BCU主控制器；

2）一个TBOX做无线数据传输，给后台进行数据传输和记录；

3）一个慢充3.3KW的充电机；

4）可以实现整车模组包（一辆车用）的快速拆卸和装填以及线下充电。

一个微型充换电站点配以上述5个微型充换电机柜，支撑每天5辆车的充换电，几乎不需要变压器增容，可以快速形成众多充换电点的布局！

中型（50-100辆车）和大型（100-200辆车）的换电站也可以基于上述微型充换电柜，通过增加数量和变压器增容而快速建成！

十、微型充换电点的投资回报分析

一个微型充换电站：配备5个微型充电柜，2个中转器具车，支持5辆车每天更换1-2次电池，需要额外配备36个模组包：

---固定资产投资：1.2X5+0.25X1+0.2=6.45万元含税；

---额外电池购买投资：16.22万元含税（由购车运营商来承担）；

---雇佣员工：不用，门面店自行兼职承担；

2）收入：

---按照5辆车的70%来换电1次,每次每辆车按照85%电量计算，每天合计卖电量=5X12X2.65X70%X85%=94.6KWh；

---每天按照每KWh的卖价2元/KWh含税收费，合计收入189元/天；

---每月平均收入：按照25天计算，每月毛收入4730元/月；

---每年平均收入：按照12个月计算，每年毛收入5.68万元/年；

3）支出：

---购入电价按照0.5元/KWh来计算，每天买入电量100KWh

---每天电费支出：50元/天；

---每月支出：1250元/天；

---每年支出：1.5万/年；

4）运营毛利：

---每天毛利：139元/天；

---每月毛利：3475元/月；

---每年毛利：4.17万元/年；

微型充换电站比价适合兼职运营电来操作；运营商作为第二兼职，解决部分房租问题即可；微型站点可以通过APP招商而快速铺开。

十一、大型充换电站的投资回报分析

一个大型充换电站：配备200个微型充电柜，20个中转器具车，支持200辆车每天更换1-2次电池，需要额外配备1440个模组包：

---固定资产投资：1.2X200+0.25X20+10=255万元含税；

---变压器增容（600-700KVA）：80万元

---额外电池购买投资：648.72万元含税（由购车运营商来承担）；

---雇佣员工：6个，二班；（每人每月1万元，合计72万元/年人工费）

2）收入：

---按照200辆车的70%来换电1次,每次每辆车按照85%电量计算，

每天合计卖电量=200X12X2.65X70%X85%=3784KWh；

---每天按照每KWh的卖价2元/KWh含税收费，合计收入7568元/天；

---每月平均收入：按照25天计算，每月毛收入189200元/月；

---每年平均收入：按照12个月计算，每年毛收入227万元/年；

3）支出：

---购入电价按照0.5元/KWh来计算，每天买入电量3800KWh；

---每天电费支出：1900元/天；

---每月电费支出：47500元/天；

---每年电费支出：57万/年；

4）运营毛利：

---每天毛利：5668元/天；每年毛利：170万元/年；（每年净利润大约100万元）

十二，轻卡快换电池包布置方案

在给定的电池包安装架像外加宽40mm，到车架纵梁的侧面距离达到590mm，这种布置方式一侧可以布置10块电池包，两侧一共可布置20块电池包。电池包和安装架的空间预留80mm作为放置升降机构。中间预留60mm作为布置升降电机的空间。