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从手机到汽车 锂电池简单/复杂应用详解(上)

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-05 04:06:15   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:488


  三、电池内阻

  没有特别解释的。

  四、电池一致性

  一致性问题更加重要,目前电动自行车采用的单体电池大致有2类

  1、小单体电池,也就是18650电池,容量2.2Ah-2.6Ah,每组电池单体数量200个-500个。

  采用小单体组成电池组,要组120V100Ah电池组

  2、大单体电池,容量一般为20Ah-40Ah之间,每组电池单体数量15个-30个。

  我们以72V40Ah的电池组为例,如果采用小单体电池,就需要20串19并的方式,共380颗18650电池。每20颗首尾相接为一条,19条电池组在任何时候充放电都要求电压差在0.02V以内,听上去要求很高,但实际上却不像想象中的难,因为18650电池的工艺已经非常成熟,同批次电池的一致性相当的好。

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 大单体磷酸铁锂电池,各种规格

  如果采用20Ah大单体电池,就需要20串2并的方式,共40颗大单体电池,只要这40颗工作起来同步就没问题了,总得来说大单体电池成组后在一致性上出现问题的几率更小。不利因素也有,如果是磷酸铁锂的大单体电池,一致性会比三元锂电差很多,所以电池组都需要再添加一个自动均衡的电路,在每次充电的末尾判断哪一颗电池需要单独多充一会儿电,来解决磷酸铁锂一致性不佳的弱点。

  一致性问题在这里已经上升到很重要的地位,但还没有到极致。

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  电动汽车中的锂电池

  电动汽车中的锂电池是最复杂的应用,因为电池面临大功率充放、大容量存放、高频率使用、长时间行驶等需求,所用的电池均是正规大厂高规格产品,电动汽车里淘汰出来的废旧电芯往往给电动自行车装上,都仍有用武之地(当然,这属于奸商行为),通常的做法是淘汰给储能电站用来储存风能太阳能

  一、充放电倍率

  根据不同车,差别很大,大家熟知的比亚迪秦用了152颗单体容量为26Ah的磷酸铁锂电池,放电电压曲线积分得到总能量10.5KWh,秦的电动机最大功率是110KW,秦的电池就要求10C的放电倍率。比亚迪的另一个纯电动车e6的电池拥有目前乘用车最大的电池容量63KWh,所以要实现较大功率并不需要电池放电倍率很高,e6电池的放电倍率是1.5C。纯电动汽车电池容量最大的公交车,比如比亚迪的13.8米长的电动大巴车K9,电池容量324KWh,由于电池容量巨大,对于180KW的功率来说电池放电倍率只需要0.5C即可。

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比亚迪K9电动大巴卖到以色列

  还有一些非插电式混动汽车,电池容量仅有1.5KWh,但电动机的最高功率达到30KW,则这些汽车中用到的电池放电倍率可能有20C,这相比移动电源的应用场景0.2C来说大了100多倍。

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  凯美瑞混动版,就需要用动力电池,放电倍率较高

  纯电动汽车大都设置了快充和慢充两种充电方式,快充最慢2小时充满,这样充电倍率就是0.5C。还有更夸张的,比如特斯拉的老板马斯克就希望下一代特斯拉充电时间可以缩减到10分钟,这样的话充电倍率至少要6C了。

  二、充放电循环次数

  新能源汽车的设计时,电池寿命要长于整车寿命。所以电池寿命至少保证车辆正常行驶30万公里,这一点绝大部分已经发布的纯电、混动车都没有问题。以比亚迪e6来说,纯电续航300公里,电池容量63KWh,按2000次循环寿命算,就是60万公里(实际是略少于60万公里的,想想为什么?)这远远超过一般车主对总里程的需求。

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比亚迪e6出租车司机

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 总里程超过50万公里的e6

  实际测试中比亚迪从2010开始在深圳运营850辆e6出租车,到现在为止已经有几十辆车的总里程超过50万公里,我7月份曾经去深圳专门探查e6纯电动出租车的情况,看他们是不是一组电池从出厂一直用到现在的,有幸遇到了一位总里程50万公里的司机,他以名誉保证,不但没换过电池,续航也没有明显下降,巧合的是汽车之家曾经测试过这位司机车的续航,市区+高速+全程空调的情况下跑到没电共260公里续航。

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比亚迪纯电动汽车 e6

  目前出现的新能源车,尤其是纯电动汽车,除了比亚迪领先全行业5-7年外,其他自有品牌车企发布的产品都是4年前接到中央发展新能源的通知进而研发出的,均是燃油车架子扔掉发动机和油箱,塞进电动机和电池改装而来。特点是工况下续航在150-180公里(一定会到150公里的,因为达到150公里国家和地方补助都上一个台阶哦!),而这些车实际续航夏天往往在120-150公里,冬天100-120公里。对于这些血统不纯的纯电动车来说电池循环次数是否够呢?

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  磷酸铁锂电池

  这要分具体情况,如果是采用磷酸铁锂电池,那么120公里乘以2000次,也有24万公里续航,此外由于使用中你并不是每次都油门到底,并且每次都是从100%放电到0%再充满,所以循环次数超2000也是很正常,这也保证了这些车的电池至少可以比整车寿命长。

  但另一类采用了三元锂电池的纯电动汽车就有点悬了,由于中国目前新能源车虽然有用三元锂电做电池的,但是没有人购买,长时间使用后的统计就更无从谈起。但国外是有先例的,而且是个很著名的例子,日产LEAF(聆风)是世界上销量最大的纯电动车,从2011年上市到现在已经卖出13万辆,销量大并不意味着质量好,主要是因为便宜,欧美上市以来一直是纯电动汽车中价格最低的,美元售价合人民币18万。

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NEC 改性锰酸锂 三元材料35Ah电池,晨风汽车用

  而这款车经历了3年的使用期后电池续航里程下降明显的问题集中爆发。这款车采用了NEC的改性锰酸锂电池(也属于三元锂电池这一大类,只是正极材料配比和掺杂略作调整),软包单体35Ah。虽然日产不一定承认这个问题,但淘宝店销售的拆机锂电池可以说明问题,在电动车联盟的电池商家列表中,不论商家在深圳、广州、武汉、长沙、北京、大连,他们全都有同一种拆机电芯NEC改性锰酸锂35Ah软包大三元。其中一些单体成色很新,极耳都没有剪切焊接的痕迹。他们实际都来自日产聆风电动汽车,本身出问题的车数量多,工厂售后再把控不严,于是拆机电芯大量流出,被商家屯出来卖给DIY电摩的人用。

  聆风出现这样的问题根源就在于它采用的电池循环次数比磷酸铁锂少很多,应该在800次左右,如果你感兴趣可以百度中搜一搜“聆风电池老化过快”,或者在google上搜索“nissan leaf battery capacity loss”,都会看到这个问题。日产还为此建立调查组,后续提供了更换电池的服务,整套电池组更换的价格为5500美元。

  不幸的是这款车只换了一个名字就来到中国变成了东风的纯电动汽车“启辰-晨风”了,借新名字每辆车拿到了国家和地方补助九万五千块,这款车目前国内售价26.78万-28.18万。

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  日产聆风(LEAF)或 东风 晨风

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关键词: 比亚迪 纯电动汽车

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