考量電池健康狀態下電動車主電池維護方案之選擇

Abstract

現今有許多汽車以鋰電池作為動力系統或系統的一部份，但鋰電池隨著時間，在充電和放電的循環過程中，會逐漸失去其能力與可靠度。為了使電動車主在適合的時間點對電池的維護或更換作適當選擇，本研究首先檢視廠商所提供給電動車主的多項維持方式選擇，一一評估各個維持方式所需支出的費用，針對電池在不同各充放電次數下，協助車主找出符合最小成本支出的決策，同時分析容易影響維持方式選擇的成本參數。電動車主對電池的維持方式除了將電池重複充放電使用外，還有廠商所提供的兩項主流方式，包含電池回收與選擇維護計畫，車主通常會因選擇維護計畫而遇到兩種情況，一為電池健康狀態被診斷高於百分之七十時，車主僅需支付維護計畫的固定成本；二為電池健康狀態低於百分之七十時，電池被判定為失效車主除需支付固定成本外，需支付更換成本。本研究依據有限實驗數據，描述一鋰電池組在經歷特定充放電循環次數下之健康狀態，假設其分佈為常態分佈，接著建構馬可夫決策模式，考慮各充放電循環次數下的電池平均健康狀態，探討車主如何在電動車廠商所提供多項鋰電池維持方式中，於適合的時間點下選擇其中較為有利者。研究結果顯示通常，在電池充放電循環前期，車主應該選擇重複使用，而不應考慮回收，且目前實務上確實反應如此。如果以選擇何時啟用和放棄維護計畫為決策重點，數值分析結果顯示，電池充放電次數於3000次時，反映電池健康狀態介於百分之七十至八十間，應開始啟用維護計畫；而約達4400次時，則應放棄維護計畫。研究結果也顯示，在更換、重製與多項不同成本考量中，維護成本對車主維護決策的選擇最為敏感。