全电增程系统的电池系统选择维度和标尺
（中国公路车辆机械有限公司，北京 100013）
摘 要：“全电增程”的目标是解决传统燃油车和纯电动车，在低温，长续航、环保、节能、充电设施不完全的痛点，尤其是大吨位的商用车在新能源发展上的痛点，而且是在无补贴时代，新能源车实际运行的痛点。是在环保、节能、续航和价格之间找到平衡点。
关键词：全电增程系统；电池系统；新能源
引言：
全电增程系统是在纯电动车的基础上，按照环保、节油、低噪、性价比高的标尺。根据车辆运行需求和电池、电机、内燃机的特性，找到最佳的平衡点。全电增程系统的匹配和零部件选择，必须要经过全景全要素的分析。不能单独考虑一项。
一、全电增程系统中电池的选择
电池是全电增程系统的核心之一、它决定着整个系统的运行状态。
增程整车比传统燃油车环保和节油，比纯电动车续航里程长，受低温影响小。同时价格也是在传统燃油车和纯电动车之间，且全生命周期成本要小于传统燃油车。我们的电池选择，是基于这个理念进行的。
标题 整车需求 电芯 电量 电芯循环寿命 BMS PACK/安全 控制策略最大电压 电芯Ah 纯电续航里程 100% 电压检测 箱体尺寸空间 电池寿命最小电压 电芯电压范围 油耗 10-90% 电流检测 电量要求 续航里程最大电流 电芯持续最大电流 外接充电时间 30-90% 全电芯检测 不跑电 碳排放要求用电设备最大功率 电芯最大电流 外接充电电流 20-80% SOC估算 不漏电 油耗续航里程 放电温度范围 电芯Ah 30%-80% 温度检测 不起火 增程器启动策略外接充电 充电温度范围 电芯电压 警报 可断高压环境 整车使用环境最大爬坡度 放电温升 电芯电流 危险断电 温度 整车使用工况最大质量 充电温升 先串后并 停车断电 冷却最高车速 价格 加热环境温度范围单列总结 确认整车工况 全要素分析 根据需求找到平衡点 根据需求找到平衡点 全电芯检测 安全 节油总结主题：全电增程系统电池系统选型流水作业电池系统根据实际整车需求和电芯能力找到电池系统的平衡点标尺 电池选型时要对整车全要素分析后，重点整车工况需求、电芯性能和寿命、安全、性价比维度。
（图 1 全电增程系统中电池的选择全景全要素分析）我们需要分析：整车需求、电芯、电量、寿命、安全、电池管理、控制策略、发电策略等维度和要素。并通过全景全要素分析，最终我们要给出电芯需求参数、电压、电流、总电量、成组方式的结论。
整车需求中要明确运行工况。我们定义的全电增程、是区别于混动的。混动可以保证加油后无限制运行。增程是有限制的，特别是在持续高速和持续大上坡中，有时间的限制。所以全电增程是需要确定车辆使用的工况。公交车，可以根据不同使用地点，调整控制策略做定制化开发。
二、电池的性能
电池既要保证电压平台，又要保证整车功率，而且需要控制总电量以保证整车重量和价格。这样对电芯倍率的要求就较大。尤其是小型车辆，电芯小安时，大倍率。这样才能满足整车和系统的需求，也能满足性价比要求。
小安时电芯需要有多小，这个和倍率配合来分析。电芯在 40-50AH的，电芯需要持续工作在 2-5C 之间。也就是 40Ah，160 个电芯串联，电芯标称电压 3.75V 平台，系统电压为 600V，最大电流 5C，200A。或40Ah，5C，3.2V 平台，180 串，都可以满足整车需求。
在较大型的车辆上，匹配过单体 228Ah，1C 的电芯，为了电压能满足高压（500V 以上）平台，整体电量会比 40Ah 的电芯电量大 3 倍左右。这类方案适合大型车辆的选型。
三、电池的寿命分析
我们以日本某电池公司的匹配过程举例（如图 2）：
（图 2 日本某电池）
接下来按照几种倍率来测试 LEJ 电芯的寿命。
（一）电芯的参数
锰酸锂电池，标称电压 3.75V，40Ah，持续 4C，最大 5C。 电芯25℃、SOC%（如表 1 所示）。厂家给的电芯的寿命标准参数是 100%DOD寿命 3000 次。
0% 10% 20% 30% 80% 90% 100%
2.9V 3.54V 3.67V 3.79V 4.03V 4.05V 4.09V（二）测试。我们先挑选了我们关心的几个状态进行了测试：
1.循环 3000 次后的 SOC%（如图 3 所示）
（图 3 循环 3000 次后的 SOC%）
2.SOC 截至到 70%的循环次数（如图 4 所示）（图 4 SOC 截至到 70%的循环次数）通过表格，我们看出，这个电芯的特性。首先，电池上下阀值的设定，对电池寿命影响很大。其次，5C 充放电，在大部分区域内，寿命大于 1C 充放电。（根据日本厂家的介绍，电池对脉冲充放电更能适应，大电流短时间的脉冲充放电对电池的寿命是有提高的。大电流短时间工况会降低电池的反应时间，寿命反而会延长。）这里我们测试了截至到 70%时候的循环次数。最高的 SOC 在 30%-80%之间，5C 充放电可以达到 24000 次。2C 充放电也能达到 14600 次。按照商用车 8 年整车寿命，每天 5 次充放，8 年是 14400 次。电池随走随充的方式更适合锂电池本身的特性。电池的寿命在增程这种工作形式下是有保证的。
电池大倍率性能，也是电量减少提供了保证。
四、全电增程系统的电池匹配
全电增程系统根据整车电的需求，使性能、寿命、价格达到一个最合理的匹配。在标尺上首先，满足电池 8 年寿命的情况下；其次，满足整车全工况对电池电压合电流的需求；最后，电池数量最小，满足纯电模式续航和电池寿命的需求下，重量和价格最低。现在 3.75V平台，40ah，5C 充放，160 串，24 度电。3.2V 平台，40ah，5C 充放，180 串，23 度电。可以满足 4.5-10 吨的全电增程的电池需求。
作者简介：
刘勇（1977 年-），男，汉族，河北，研究生，工程师，机械（机电）。
