电动汽车动力电池充检设备研究及其平台开发_魏建华.pdf

收优惠、财政补贴、贷款担保、场站土地开发权等，在满足民营企业投资盈利目标的同时，为社会更有效率地提供公共交通运输服务，使有限的资源发挥更大的作用。（2）创新服务质量提升。近年大众出行选择方式更加多样，在如今群众需求越来越高的情势下，提升服务质量对增加公交客流尤为重要，而服务质量体现在公交快捷性、准时性、舒适性、安全性等多方面。快捷性方面最大的问题是道路拥堵问题，城市路网结构不合理、社会车辆使用率增加、道路通行容量不足、交通事故等通常导致交通严重拥堵，特别是早晚高峰时段拥堵影响了公交运行的时效。按照国务院“公交优先”战略，各地区政府可以主导通过设置公交专用道、早晚高峰其它车辆限行等方式保障公交顺畅通行，同时公交站点设置为公交港湾或停车道，有利公交停靠发车，节约公交在中途站排队时间。准时性方面，公交企业应根据线路客流量，区分平高峰时段设置始发和收班时间以及发车间隔时间，所有发车信息应向社会公众公开，方便群众通过手机 APP、公众号等移动设备查询。另外，使用线路智能调度系统保证发车准确，减少车队随意发车现象。舒适性方面，秉持低碳环保的原则，以改善驾乘体验为核心，进一步加强新能源公交车的推广，使具有更高颜值、更高安全性能、更舒适车内配置的公交车辆上线。安全性方面，企业在管理过程中要加强驾驶员安全教育培训，保持公交车车况良好，车辆不带“病”运营。公交车运营过程中，使用 GPS 定位及智能系统进行全程监控，对驾驶员疲劳驾驶、违规及不安全行为实时提醒。当前，公众出行服务格局发生了深刻变革，政企协作谋求公交行业发展尤为重要，从制度、规划、效益等方面着手，抓住交通强国建设机遇，提升公交服务质量和效率，落实公交优先，实现公交便民。本文仅是笔者结合自身工作经验提出的浅显看法，公共交通是关系社会民生不可或缺的一环，如何在新形势下让公交良性发展，仍需要我们不断研究。参考文献：1 国务院.国务院关于城市优先发展公共交通的指导 意 见:国 发201264 号 A/OL(2013-01-05)2023-02-01.https:/ 国务院办公厅.国务院办公厅转发建设部等部门关于优先发展城市公共交通意见的通知:国办发200546 号 A/OL(2005-09-23)2023-02-01.https:/ 杨卫东,范东涛.城市公交场站用地综合开发潜力N/OL.中国交通报,2022-04-182023-02-01.https:/ 结语随着党的二十大胜利闭幕和疫情防控政策的调（上接第39页）电动汽车动力电池充检设备研究及其平台开发魏建华1 李海敏2 孙浩1 汪保成1（1.郑州天迈科技股份有限公司，郑州 450000；2.郑州恒诺电子技术有限公司，郑州 450000）摘 要：随着电动汽车产业及充电技术的快速发展，电池性能、电池安全等问题受到广泛重视。为保证用户在充电过程中监控电动汽车电池性能，研发电动汽车动力电池充检一体化充电站及其充检平台，并构建充检评价指标体系，包括：动力电池性能、单体一致性诊断、计算和预估电池健康度和剩余使用寿命等。在充电过程中检测分析动力电池技术状况，对于评估动力电池性能和保证电池安全有一定意义。关键词：充检一体化；动力电池性能；单体一致性；电池健康度中图分类号：U469.72 文献标志码：AResearchonelectricvehiclepowerbatterychargingequipmentandplatformdevelopmentWeiJianhua1 LiHaimin2 SunHao1 WangBaocheng1（1.ZhengzhouTiamaesTechnologyCo.,Ltd.,Zhengzhou 450000;2.ZhengzhouHengnuoelectronicLtd.,Zhengzhou 450000）Abstract:Withtherapiddevelopmentofelectricvehicleindustryandchargingtechnology,batteryperformance,batterysafetyandotherissueshavebeenwidelypaidattentionto.Inordertoensurethatusersmonitortheperformanceofelectricvehiclebatteriesduringthechargingprocess,theintegratedchargingstationanditschargingandinspectionplatformforelectricvehiclepowerbatteriesaredeveloped,andachargingevaluationindexsystemisconstructed,including:powerbatteryperformance,monomerconsistencydiagnosis,calculationandestimationofbatteryhealthandremainingservicelife.Detectingandanalyzingthetechnicalstatusofpowerbatteriesduringchargingisofcertainsignificanceforevaluatingpowerbatteryperformanceandensuringbatterysafety.Key words:integratedcharginganddetection;batteryperformance;singlebatteryconsistency;stateofhealth引言我国新能源电动汽车产业快速发展，据统计2022 年 9 月全国新能源汽车保有量达 1149 万辆，同时充电设施规模和数量也随之增长，如何提升充电设施服务水平，提高对动力电池安全性1、一致性2、可靠性的检测3，已成为新能源汽车行业内日益突出和待解决的问题。电动汽车充电过程中的检测是对动力电池诊断和性能评价的重要手段4-7，国家、新能源汽车行业陆续出台相关技术规范、协议和检测标准，为电动汽车充电检测提供数据支撑，行业内诸多车企和充电桩研发机构已长期开展动力电池检测或检测仪器研发工作，数据挖掘、机器学习、智能化诊断检测技术得到广泛应用8-9。本文基于动力电池直流充电桩充电过程中对动力电池的检测，分析动力电池在充电检测中的性能和状态，计算和预估电池健康度和剩余使用寿命，为直流充电桩充电检测动力电池的性能评价和单体电压一致性诊断提供参考依据。1 电动汽车充检一体化充电站设备选型和评价体系1.1 设备选型电动汽车充检一体化充电站采用郑州天迈科技的直流一体充电机，主要用于电动汽车快速充电，该设备采用 20kW 恒功率充电模块，输出功率80kW/120kW/160kW 可根据表 1 中技术参数灵活配置，功率智能动态分配，适配性好，可满足各类电动汽车安全、高效、快速的充电需求。其中数据采集端采用 16 位的 GD32F450ZET；数据监听端采用郑州天迈科技自研的控制与计算单元。充电机技术参数见表 1。URBAN PUBLIC TRANSPORT城市公共交通20230645城市公共交通URBAN PUBLIC TRANSPORT20230644学海泛舟Academic Research学海泛舟Academic Research1.2 电动汽车充检一体化充电站评价体系在电动汽车后市场中，无论是商检还是年检，电动汽车动力电池检测业务都是不可或缺的。电池检测业务就是对电池系统打分并分项列出各个关键指标项。本节从新能源电动汽车充电站充检出发，采用定性与定量相结合的方法，结合新能源电动汽车充电站特点构建具体的运营评价指标体系。（1）充检评价指标输入变量。新能源电动汽车充电站充检评价体系输入变量即充电端电压、充电端电流、充电时间、电池端电压、电池端电流、最高动力电池温度、最低动力电池温度、电池组额定容量、电池组起始 SOC、电池组终止 SOC、单体动力电池最高允许充电电压、最高允许充电总电压、最高允许温度、剩余循环次数、单体动力电池电压状态、动力电池 SOC 状态、动力电池绝缘状态、动力电池连接状态、电池最大温差、环境温度及基础资源情况，充电站投入资源包含充电站数量、终端数量、新能源车数、车桩比、充电桩总功率等。（2）确定评价指标输出变量。新能源电动汽车充电站充检核心产出即电池的性能指标，将单个汽车的电池组循环次数、剩余寿命、电池健康度等作为电池组的性能指标；考虑电池组单体电芯一致性诊断，把单体电流、电压、SOC 等作为电池组故障判断指标；根据同类车型充电历史数据构建电动汽车电池寿命、健康度预估模型，输出预估动力电池健康度和寿命值。依据新能源电动汽车充电站充检一体化，对动力电池性能做出评价，形成了一套综合评价体系（表 2）。表 1 充电机具体技术参数型号TM7201-X2（X 可选）输出功率30kW-600kW输出电压DC200VDC750V输入电压AC380V15%输入频率4565Hz辅助电源12V、24V 兼容整机效率峰值 95%噪声 65dB防护等级 IP54工作温度-20+50充电枪头单、双枪（选配）枪线长度5m/7m（可定制）通信方式以太网/4G充电方式刷卡、扫码、VIN 自动识别、调度充电外观尺寸（高 宽 深）1592mm980mm554mm表 2 新能源电动汽车充电站充检评价指标体系电动汽车充电站充检评价体系指标体系指标补充说明充电设备端基本情况充电端电压DC750V充电端电流200A充电时间环境温度-20+50动力电池基本情况最高动力电池温度最低动力电池温度电池组额定容量电池端电压电池端电流电池组起始 SOC电池组终止 SOC单体动力电池最高允许充电电压剩余循环次数最高允许充电总电压电池最大温差最高允许温度动力电池状态单体动力电池电压状态正常、过高、过低动力电池 SOC 状态正常、过低动力电池绝缘状态正常、不正常动力电池连接状态正常、不正常动力电池健康度动力电池单体电压一致性正常、故障、预警动力电池健康度正常、预警动力电池剩余寿命正常、预警动力电池预估模块动力电池预估健康度正常、预警动力电池预估剩余寿命正常、预警单体一致性评价指标为单体电压均值、标准差、极差。（1）（2）（3）式（1）为所有单体电压的均值，n 为单体电池总数量；式（2）为动力电池单体电压标准差；式（3）为动力电池单体电压极差。2.2 动力电池健康度2.2.1 动力电池健康度计算新能源汽车动力电池随着周围环境的变化和电池内部发生的反应而逐渐老化，老化速度也会不断加快。为了增强电池的安全性能和延长电池寿命，电池的健康度（StateofHealth，SOH）已经成为研究的重点。动力电池健康度通常情况下指能够表征电池健康状态的参量，即这些参量指标代表了电池健康状态。通过一定的数据进行计算，能够得到当前时刻这些参量指标，从而实现动力电池老化状态的估计。动力电池健康度表征当前电池相对于新电池额定容量存储电能的能力，以百分比的形式表示电池从寿命开始到寿命结束期间所处的状态。电池的性能指标较多，目前 SOH 主要体现在容量、电量、内阻、循环次数和峰值功率等几个方面。电动汽车动力电池充检一体化，可在充电过程中采用安时积分法计算所充电量，因安时积分法受电池自身因素影响较小，且计算方法简单、可靠，能够对电池的核电状态进行实时估算。缺点为安时积分法属于开环控制，若电流精度不高，则计算的图 1 电动汽车充检一体化动力电池一致性诊断流程图2 电动汽车动力电池充检平台2.1 动力电池一致性诊断动力电池组是新能源汽车的重要零部件，动力电池组由多个锂离子电池单体串并联组成，因每个锂离子电池制作材料、工艺参数等存在差异，动力电池在容量、内阻等方面有一定差异，且随着使用环境和工况的不同，容量和内阻差异会越来越大，导致动力电池的一致性越来越差。由于制造过程与使用过程的差异性，单体电池不一致性会一直存在。若动力电池的一致性得不到很好控制，动力电池系统的一