詳解電動汽車充電樁和電池在管理系統(tǒng)上有什么差別？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-01 09:46
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隨著電動汽車充電樁的普及，給電動汽車消費(fèi)者增加了很多便利，可是在使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題。其中最重要的一項，就是需要充電樁的輸出參數(shù)必須與電動車的電池參數(shù)匹配才能使用。所以越來越多的人就在考慮電動汽車充電樁和電池管理系統(tǒng)上到底有什么標(biāo)準(zhǔn)？差別大不大呢？
電動汽車電池管理系統(tǒng)是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，可以對電池內(nèi)部的狀態(tài)進(jìn)行估算和監(jiān)控。2018年10月份，《電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對絕緣電阻、電池系統(tǒng)狀態(tài)檢測、soc估算、安全保護(hù)等進(jìn)行了具體要求。這些標(biāo)準(zhǔn)要求主要是基于電動汽車性能給出的，而充電裝置的匹配，出廠時也只是對原裝充電器進(jìn)行了調(diào)校，市面上充電裝置并不會針對某一款車型進(jìn)行特定的適配。
可是由于電動汽車的電池比較難更換，現(xiàn)在很多人都選擇充電樁進(jìn)行充電。而充電樁的充電模式分為快充和慢充，快充一般使用直流電，慢充使用交流電。雖然未來使用統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)是一種趨勢，但是目前市面上并沒有統(tǒng)一的充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。
目前電動車的充電樁主要有五種標(biāo)準(zhǔn)，chademo快充插座、Tesla插座、bo插座、Mennekes快充插座和CEE標(biāo)準(zhǔn)充電。其中CEE標(biāo)準(zhǔn)充電，幾乎是應(yīng)用的最廣泛的電氣插座。
根據(jù)國家發(fā)改委、國家能源局等四部委在2018年11月發(fā)布的《提升新能源汽車充電保障能力行動計劃》中提出了，力爭用3年時間來大幅度提升充電技術(shù)水平，提高充電設(shè)施產(chǎn)品質(zhì)里、加快完善充電標(biāo)準(zhǔn)體系。
雖然現(xiàn)在電動汽車充電樁和電池管理系統(tǒng)上并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但是《電動汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》兩項國家標(biāo)準(zhǔn)已進(jìn)入最后審查階段，未來關(guān)于充電標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范也會越來越完善的
不只是汽車領(lǐng)域，目前多數(shù)商用電子產(chǎn)品當(dāng)中普遍使用了鋰電池，而在過去十多年以來，鋰電子也因為廣泛的使用，在效能上不斷進(jìn)化。因此，除了現(xiàn)在多數(shù)的混合動力和電動車都使用鋰電池之外，包括了智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品都是使用鋰電池。
不過，『鋰』只是一種通稱，在這種形式的電池之下還分憂很多種類。以消費(fèi)電子產(chǎn)品來說，最常使用的是鋰鈷氧化電池『LiCoO2』，是鋰電池當(dāng)中能量密度最高的一種。但是這種電池有著『熱失控（thermal runaway）』的缺點(diǎn)，也就是在過度充電或者溫度較高的環(huán)境之下，如果沒有正確使用即很容易發(fā)生過熱甚至爆炸起火的狀況，這也是鋰鈷氧化電池縱使有著最高的能量密度，也鮮有使用在汽車領(lǐng)域當(dāng)中。
多數(shù)電動工具、醫(yī)療工具以及車用電動系統(tǒng)所使用的鋰電池多半為磷酸鋰鐵電池『LiFePO4』、錳酸鋰電池『LMO』、鎳鈷錳三元電池『NMC』等，雖然這幾種電池的能量密度低于鋰鈷氧化電池，但是使用壽命以及安全性都更加優(yōu)異，因此相當(dāng)適合在電動化汽車領(lǐng)域當(dāng)中，其中以鎳鈷錳三元電池最為廣泛應(yīng)用在混動動力和電動車上，目前Formula E電動方程式賽車所使用的電池也是基于鎳鈷錳三元電池（NMC）制造而成。
『全新 Formula E電動方程式賽車』
為什么鋰電池是目前電動化汽車電池的大客戶？基本上，鋰電池有著優(yōu)異的『能量重量比』、『充電速度快』以及『幾乎沒有記憶效應(yīng)』這三大優(yōu)勢。
較高的能量密度意味著電池重量較輕，這對于追求輕量化、高性能以及講究續(xù)航力的汽車來說相當(dāng)合適。充電速度快當(dāng)然也是電動車使用與否的關(guān)鍵之一，但是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境當(dāng)中鋰電池的充電速度只是稍微比其他形式的電池快而已，絕對不是天與地的分別。至于電池記憶效應(yīng)則是幾乎不會發(fā)生在鋰電池上，因此鋰電池的電力容量并不容易隨著使用次數(shù)增加而大幅減少。
『現(xiàn)在高端啟動電池使用磷酸鋰電池】
但是這并不代表鋰電池就沒有缺點(diǎn)，以目前的電池制造商技術(shù)來看，鋰電池主要缺點(diǎn)在于成本比其他種類電池高出不少，以鎳基電池為例，鋰電池制造成本大約高出40%，這通常會讓希望推出平民電動車型的汽車制造商打退堂鼓。不過，無論是何種電池，在近年經(jīng)濟(jì)模式的擴(kuò)張之下，成本和多年前相比都已經(jīng)大幅降低。
此外，鋰電池雖然不用“煩惱”記憶效能的問題，但是仍然會隨著時間以及使用環(huán)境所產(chǎn)生衰退。以目前汽車制造商的評估，車用鋰電池使用壽命大約在10年左右，但是目前還沒有電動車運(yùn)轉(zhuǎn)足夠時間和實(shí)際資料來驗證這個理論。不過從目前的各大車廠掌握的電池技術(shù)來看，鋰電池是所有種類電池當(dāng)中缺點(diǎn)最少的，因此被視為當(dāng)下最佳車用電池來源。
鎳氫電池 Nickel-metal-hydride（Ni-MH）Batteries
在鋰電池未廣泛應(yīng)用之前，較早起的混合動力車型多半使用的是鎳氫電池（Ni-MH），及時到現(xiàn)在逐漸被鋰電池取代，還是有不少混合動力車型在使用這種類型的電池。
鎳氫電池的優(yōu)勢為相對低廉的制造成本，這種電池主要以鎳、氫、鈦或者其他類型的金屬組成，在制造成本上比鋰電池低廉許多，但是隨著市場投入越來越多的資源到鋰電池領(lǐng)域，兩種電池之間的成本正在不斷的縮小。
即使如此，鋰電池也有著一個相當(dāng)大的優(yōu)勢，就是耐用性。只要保養(yǎng)得宜，鎳氫電池可以擁有非常久的使用壽命。除此之外，因為鎳氫電池含有有毒元素非常少，使得其回收成本相對低，而成本當(dāng)中含有大量的鎳金屬以及其他貴金屬電池的回收利潤比其他種類電池還要高。
『舊款豐田混動車型都在使用鎳氫電池』
可惜，鎳氫電池的能量密度并不高，大約比一般鋰電池低了40%，這意味著要達(dá)到同樣的電容量，鎳氫電池需要更大的體積也更重，這使得鎳氫電池和現(xiàn)在汽車制造商追求大空間和輕量化理念背道而馳。
另外，在密集且快速的沖放電情況下，鎳氫電池也容易產(chǎn)生大量熱能，因此需要額外的冷卻系統(tǒng)，使得整個電池系統(tǒng)重量又增加不少。
其他種類的電池
除了以上兩種電池之外，目前許多研究機(jī)構(gòu)都在研發(fā)效能更高的電池系統(tǒng)，包括了氧化物電池、磷酸鐵電池、磷酸鋰鐵電池、鋰空氣電池、鋰聚合物電池、鎳鈷錳電池、鎳鈷鋁電池以及錳氧化物尖晶石電池都是未來有可能成為電動車能量來源的電池種類。
鈷氧化物電池已經(jīng)問世很長一段時間，但是目前的困境仍然在于熱失控以及制造成本，否則這種電池的高能效密度將會是極佳的高性能車用電池。
磷酸鐵電池則是目前最穩(wěn)定且成本合理的電池派別，可惜因為其采取低電壓的運(yùn)作方式，如果要作為車用電池，將需要使用更多的電池數(shù)量，造成重量和體積增加。
鋰聚合物電池也是鋰電池的一種，但是現(xiàn)今鋰聚合物電池需要制成“袋狀”，對于空間配置較為不利，因為目前僅有少數(shù)電動車使用此類型電池。
鎳鈷錳電池和鎳鈷鋁電池現(xiàn)在制造成本還是太高，而且熱失控問題尚未解決，因為無論是效能如何，距離商用還是有相當(dāng)長的路要走。
鋰空氣電池較為新的電池技術(shù)，擁有極佳的能量密度，其能量重量比幾乎和現(xiàn)在的汽油相當(dāng)，更是目前鋰電池的5~15倍之多，但是仍處于開發(fā)初期，因為也是需要好一段時間才能夠達(dá)成量產(chǎn)。
