純電動(dòng)車電池的三大件：電機(jī)/電池/電控，淺析UPS與蓄電池+逆變器的區(qū)別
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 17:08
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純電動(dòng)卡車，這個(gè)名字不經(jīng)意間就進(jìn)入了我們的世界，從最開始的單純的更換電動(dòng)機(jī)到現(xiàn)在的整套純電動(dòng)動(dòng)力鏈，純電動(dòng)卡車已經(jīng)不再是簡單的電動(dòng)機(jī)代替柴油機(jī)的時(shí)代了。
解析純電動(dòng)車的三大件：電機(jī)/電池/電控
● 純電動(dòng)不等于只換發(fā)動(dòng)機(jī) 電動(dòng)車也有三大件
和普通的柴油、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的卡車相比，純電動(dòng)最明顯的區(qū)別就是發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣，純電動(dòng)使用電動(dòng)機(jī)代替了傳統(tǒng)的柴油/汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，以電池組代替了燃油，為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。其中還有一個(gè)最主要的部件就是電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)由電池管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，管理電池組和控制電池的能量的輸出以及調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等等。
解析純電動(dòng)車的三大件：電機(jī)/電池/電控
目前國內(nèi)最簡單的純電動(dòng)卡車就是把柴油機(jī)換成電動(dòng)機(jī)，在原來發(fā)動(dòng)機(jī)的位置焊接一個(gè)支架安裝電動(dòng)機(jī)，這樣的方式最原始也是最簡單的，沒有任何的控制系統(tǒng)，這樣的純電動(dòng)卡車甚至還保留了手動(dòng)變速箱。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)是通過將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的方式來提供動(dòng)力，而純電動(dòng)汽車則是通過將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的方式來給車輛提供動(dòng)力。相對于傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，純電動(dòng)卡車對于發(fā)動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）的要求更高。
1、為了滿足電動(dòng)汽車的頻繁啟/停、加/減速和爬坡等要求，電動(dòng)機(jī)應(yīng)該有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、良好的啟動(dòng)性能和良好的加速性能，轉(zhuǎn)矩（類似于發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩）也是衡量電動(dòng)機(jī)好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。
2、想要滿足電動(dòng)汽車高速行駛的需要，電動(dòng)汽車電機(jī)就必須具備較寬的恒功率范圍。
3、在行駛的過程中駕駛員會隨時(shí)調(diào)整電動(dòng)汽車的行駛速度和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，這時(shí)就要求電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備較大范圍的調(diào)速能力，在低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩，在高速時(shí)具有高功率，這樣才能滿足駕駛需求。
4、為了提高一次充電后的持續(xù)行駛里程,一般要求在典型的駕駛循環(huán)區(qū),獲得85%～93%的效率，此時(shí)電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備良好的效率特性,在較寬的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi),獲得最優(yōu)的效率，從而提高效率。
5、為了不占據(jù)車輛的載貨空間和增加的自重，電動(dòng)汽車電機(jī)的外形尺寸要求盡可能小，質(zhì)量盡可能輕。
6、如果要保證車輛在較惡劣的環(huán)境下長期工作，運(yùn)行時(shí)噪音低，維修方便，這就要要求電動(dòng)汽車電機(jī)應(yīng)該具備良好的可靠性，耐溫和耐潮性能。
在純電動(dòng)卡車上另外一個(gè)重要的部件就是電池，對于純電動(dòng)卡車來說，電池是提供化學(xué)能的重要部件，因此純電動(dòng)卡車對電池的要求比較高。
1、首先為了保證電池的穩(wěn)定性，電池的可靠性必須達(dá)到車用需求，確保車輛行駛中的安全性。
2、車輛在行駛的過程中需要不斷的充放電，這就要求電池使用壽命長，深度放電循環(huán)次數(shù)達(dá)到車用要求。
3、由于純電動(dòng)汽車的特殊性，因此要求電池盡量做到充電時(shí)間短、蓄電池尺寸和質(zhì)量小、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，這樣的目的在于節(jié)約充電時(shí)間和電池所占據(jù)的空間。
4、為了不影響電池組整體性能，要求電池在使用過程中單體電池健康狀態(tài)變化一致性。
5、目前對于電池來說環(huán)境污染是一個(gè)不可避免的問題，由于電池的特殊性，在使用一段時(shí)間以后就會報(bào)廢，因此車用電池另外一個(gè)要求就是盡量的避免環(huán)境污染的問題，或者是降低處理廢電池的成本。
通過以上的幾點(diǎn)要求我們可以看出純電動(dòng)卡車對電池自身的要求也比較高，特別是電池的重量和尺寸上更是要求盡量的輕和小。純電動(dòng)汽車的電池也有一些參數(shù)來標(biāo)定衡量，大致為：容量、充電率、完全充電狀態(tài)、過充電、急充電、涓流充電、熱失控、開路、負(fù)載、終止電壓等等。
首先是容量：在規(guī)定條件下，完全充電的蓄電池能夠提供的電量，通常用安時(shí)（A.h）表示。
充電率：蓄電池充電時(shí)用安培表示的電流。
完全充電狀態(tài)：當(dāng)蓄電池內(nèi)所有可利用的活性物質(zhì)都已轉(zhuǎn)變成完全充電的狀態(tài)。
過充電：完全充電后仍延續(xù)的充電。
急充電：通常是以高倍率短時(shí)間的一種部分充電。
涓流充電：為補(bǔ)償自放電，使蓄電池保持在近似完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電。
熱失控：在恒壓充電期間發(fā)生的一種臨界狀態(tài)。此時(shí)，蓄電池的電流及溫度發(fā)生一種累積的互相增強(qiáng)的作用并逐漸增強(qiáng)導(dǎo)致蓄電池的損壞。
目前電池技術(shù)不斷的發(fā)展，車用電池已經(jīng)從普通的鉛酸電池發(fā)展到了燃料電池，但是目前在純電動(dòng)卡車上用的最多的電池是鋰電池，鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰電池目前在汽車行業(yè)里應(yīng)用最為廣泛，發(fā)展前景廣闊，未來電池發(fā)展可能在鋰電池上突破；主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰及三元材料電池。
在純電動(dòng)卡車中另外一個(gè)部件也是相當(dāng)?shù)闹匾?，那就是電池管理控制系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)相當(dāng)于車輛的大腦。電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)BMS主要用于對電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護(hù)、漏電監(jiān)測、顯示報(bào)警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機(jī)進(jìn)行信息交互，保障電動(dòng)汽車高效、可靠、安全運(yùn)行。
電控系統(tǒng)可以分為BMS系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，簡單的來說就是BMS系統(tǒng)主要是采集電池的數(shù)據(jù)，電池充放電狀態(tài)、電池總電壓、電池總電流，每個(gè)電池箱內(nèi)電池測點(diǎn)溫度以及單體模塊電池電壓等。由于動(dòng)力電池都是串聯(lián)使用的，所以這些參數(shù)的實(shí)時(shí)，快速，準(zhǔn)確的測量是電池管理系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。
解析純電動(dòng)車的三大件：電機(jī)/電池/電控
剩余電量估算：BMS系統(tǒng)根據(jù)電池的狀態(tài)，計(jì)算出電池剩余能量，相當(dāng)于傳統(tǒng)車的油量。荷電狀態(tài)（SOC）的估算是了為了讓司機(jī)及時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀況。實(shí)時(shí)采集充放電電流、電壓等參數(shù)，并通過相應(yīng)的算法進(jìn)行剩余電量的估計(jì)，讓駕駛員實(shí)時(shí)的了解到車輛電池的狀態(tài)，并及時(shí)的進(jìn)行充電。
充放電控制：在充放電的時(shí)候需要根據(jù)電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行控制，當(dāng)某個(gè)參數(shù)超標(biāo)如單體電池電壓過高或過低時(shí)，為保證電池組的正常使用及性能的發(fā)揮，系統(tǒng)將切斷繼電器，停止電池的能量供給和釋放以保護(hù)電池。
熱管理：在對電池充放電的過程中BMS系統(tǒng)會嚴(yán)密的監(jiān)控電池箱內(nèi)的溫度，防止過熱，并且通過對散熱風(fēng)扇的控制防止電池溫度過高。
均衡控制：由于電池個(gè)體的差異以及使用狀態(tài)的不同等原因，電池在使用過程中不一致性會越來越嚴(yán)重，BMS系統(tǒng)應(yīng)能判斷并自動(dòng)進(jìn)行均衡處理，使每塊電池都能正常充放電。
故障診斷：電動(dòng)汽車電池的工作電壓一般都比較高（90V-700V），萬一出現(xiàn)了供電短路，漏電等，可能對人身和設(shè)備產(chǎn)生危害的狀況，BMS系統(tǒng)還有一個(gè)功能就是實(shí)時(shí)的監(jiān)控電池放電情況，出現(xiàn)短路等情況時(shí)，及時(shí)切斷供電。
電池狀況預(yù)測和報(bào)警：通過對電池參數(shù)的采集，系統(tǒng)具有預(yù)測電池組中單體電池性能、故障診斷和提前報(bào)警等功能，以便對電池進(jìn)行維護(hù)和更換，以保證安全。
信息監(jiān)控：為了方便駕駛員能實(shí)時(shí)的了解到車輛電池的狀態(tài)，電池的主要信息將會在車載顯示終端進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
參數(shù)標(biāo)定：由于不同車型使用的電池類型、數(shù)量，每個(gè)電池箱容量和數(shù)量不同，因此系統(tǒng)會對車型、車輛編號、電池類型和電池模式等信息標(biāo)定。
