什么是動力電池，新能源汽車動力電池主要參數(shù)盤點
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-03 12:44
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自從第一個電池問世，電池就不斷發(fā)展，還出現(xiàn)了鋰聚合物電池、太陽能電池和燃料電池等。目前新能源汽車所用的動力電池主要有鎳氫電池、鋰離子蓄電池和鉛酸電池。鎳氫電池面臨淘汰，鉛酸電池全憑保有量在支撐，目前以鋰電池最為主流。所謂鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的電池。當(dāng)電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負(fù)極中嵌入，放電時反之。
衡量電池性能的主要參數(shù)有能量密度、穩(wěn)定性、循環(huán)壽命這幾個參數(shù)。在技術(shù)方面，動力電池最核心的技術(shù)在于材料。鋰動力電池按正極材料劃分主要有鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。四類鋰電池的主要性能指標(biāo)如下表：
幾類主要鋰電池的主要參數(shù)表
鈷酸鋰是鋰離子電池正極材料的鼻祖，主要優(yōu)點是能量密度大，缺點是穩(wěn)定性差，即安全性低。特斯拉使用此類電池主要是為了得到超強的續(xù)航能力。三元材料即鎳鈷錳三種正極材料按一定比例混合的材料，能量密度突出，但安全性一般，是國際上動力電池研發(fā)方面的主流方向。錳酸鋰因綜合水平出色目前市場占有率領(lǐng)先，其中日韓的錳酸鋰電池技術(shù)領(lǐng)先全球。磷酸鐵鋰穩(wěn)定性和壽命極好，國內(nèi)對此技術(shù)實力雄厚，國家也投入大量資金，而制約其大量使用的缺點是能量密度低、一致性差。一致性即同型號單個電池之間的重量、電壓、內(nèi)阻等關(guān)鍵指標(biāo)的偏差程度。偏差越大一致性越差。電動車是把大量的單個電池通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式組成電池組。串的越多，不一致性放大倍數(shù)越多，電池使用壽命越短。
對于這四類電池的應(yīng)用，每種鋰電池都有其適用的車型。純電動汽車對成本、續(xù)航要求高，因此三元鋰電池更有潛力。插電混合動力汽車要經(jīng)常高功率放電，而且充放電頻率高，故適宜用磷酸鐵鋰。低速電動車對能量密度要求不高，鉛酸電池較鋰電池具有較低的價格故在此類市場還有一定的生存價值。電動自行車用的電池少，因而三元鋰電池取代鉛酸電池是必然趨勢。
目前國內(nèi)較大的動力鋰電池廠商，大多是由消費類鋰電池廠商轉(zhuǎn)型而來，而動力鋰電池安全性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高出消費類鋰電池很多。國內(nèi)企業(yè)單體的電池質(zhì)量可能更好，若用于整車這些電池品質(zhì)還有待發(fā)展。與日韓電池巨頭相比，我國廠商在安全性和一致性上還存在差距。其中一個重要的原因是國內(nèi)一些生產(chǎn)工藝參數(shù)的要求沒有國外企業(yè)高，導(dǎo)致產(chǎn)品差異性比較大。目前，國外電池巨頭已紛紛殺入中國市場，未來幾年動力電池行業(yè)競爭激烈，要想占領(lǐng)動力電池行業(yè)的半壁江山必須要不斷技術(shù)創(chuàng)新同時要穩(wěn)扎穩(wěn)打。
在這個新能源車飛速發(fā)展的今天，雖說電池續(xù)航里程也在逐漸的增長，但新能源車純電續(xù)航也一直是困擾消費者選擇的最主要因素之一。消費者在選擇新能源車時能參考的續(xù)航里程數(shù)據(jù)一般有NEDC續(xù)航里程及60Km/h等速續(xù)航里程這兩大主要數(shù)據(jù)，其中NEDC是歐洲的續(xù)航測試標(biāo)準(zhǔn)，在我國，工信部在對純電動車的綜合里程進(jìn)行測試的時候，采用的就是NEDC測試標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)，主要在歐洲、中國、澳大利亞使用，NEDC循環(huán)工況中，包含4個市區(qū)循環(huán)和1個郊區(qū)循環(huán)（模擬），其中市區(qū)循環(huán)的車速較低，郊區(qū)循環(huán)的車速則較高一些。但是，消費者在實際使用過程中往往達(dá)不到工信部提供的NEDC續(xù)航里程。本文車叔給消費者回答如大標(biāo)題的兩個問題。
影響純電動車?yán)m(xù)航的因素
動力電池的容量
動力電池的容量會直接造成純電動汽車的續(xù)航高低，目前主流的動力電池類型有：三元鋰離子電池、鎳氫電池、磷酸鐵鋰電池等。幾種動力電池種類因為所使用的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同各有優(yōu)缺點。比如三元鋰電池在寒冷條件下的活性會降低，在高溫條件下易分解，有自然的風(fēng)險；鎳氫電池存在較強的記憶效應(yīng)，在徹底放電的情況下有較強的電池容量衰減效應(yīng)；磷酸鐵鋰電池的重量較大等等。處于電動車第一梯隊的特斯拉的電池容量目前做到了100Kwh，國內(nèi)自主品牌大多數(shù)在50~70Kwh區(qū)間內(nèi)。
動力電池的能量密度
動力電池的能量密度控制了在同樣重量下的電池容量大小，動力電池的能量密度與電池容量成正比例增長。主流的三種電池類型中，能量密度做的最好的就是三元鋰離子電池。目前大部分廠商也都紛紛采用了這種電池類型，特斯拉也不例外。
車輛整備質(zhì)量
眾所周知，車輛在越輕的情況之下想要獲得同樣的加速度時電動機輸出功率一定越小。所以在其他外部環(huán)境相同時，質(zhì)量越輕的車輛想要獲得同樣的加速度時一定比質(zhì)量重的車輛消耗的電能少。就目前來看，新能源汽車品牌也是越來越重視這一點，有許多廠商也采用了全鋁和碳纖維的車身構(gòu)架。對于異類材料在車體的投放上也越精準(zhǔn)。
車輛風(fēng)阻系數(shù)
電動機的運轉(zhuǎn)特性決定這一點對于新能源純電動汽車尤為重要。所有車在跑高速都要克服來自空氣的阻力，但是電動機的動力輸出曲線與傳統(tǒng)燃料發(fā)動機完全不一致，加之傳統(tǒng)燃料汽車有變速箱來調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速。而電動機有一個基速轉(zhuǎn)速，也就是說在基速轉(zhuǎn)速之前具有恒扭矩特性，基速轉(zhuǎn)速之后有恒功率特性。（下圖為極低風(fēng)阻0.2375cd的吉利幾何A）
動力電機類型
目前安裝在汽車中的動力電機主要有三種：開關(guān)磁阻電機、永磁同步電機、感應(yīng)異步電機。其中開關(guān)磁阻電機因為運轉(zhuǎn)時的高噪音和震動沒有解決，所以沒有安裝在乘用車上，在商用車上運用的比較廣泛。永磁同步電機的功率密度比感應(yīng)異步電機的功率密度高，所以在其他外部條件一致的情況下，永磁同步電機比感應(yīng)異步電機能耗低。但是，感應(yīng)異步電機的功率和扭矩都能做的更高，所以一些注重性能的新能源純電動車都采用了感應(yīng)異步電機。例如：特斯拉Model S、Model X、蔚來EP9等等。
輪胎滾動阻力
輪胎滾動阻力決定了在同等外部環(huán)境時同等速度下車輛能滑行的距離大小和動能回收的多少。所以一套低滾阻的輪胎對于汽車的能耗有一定的幫助。（下圖為固特異低滾阻輪胎）
行車電腦的優(yōu)化
這一點控制了動能回收力度、電動機輸出功率限制等等。一套好的數(shù)據(jù)標(biāo)定雖然不能解決硬件不足的問題，但是能配合硬件發(fā)揮出符合硬件自身實力的水平。
車載電器功率及效率
在汽車行駛的過程中，不僅僅是動力電機在耗電。還有很多其它輔助行駛的電器在默默無聞的工作。例如：空調(diào)、車輛燈光系統(tǒng)、方向助力系統(tǒng)、剎車助力系統(tǒng)等等。他們的工作也會產(chǎn)生電耗，所以他們的功率以及工作效率也會影響車輛的續(xù)航里程。（下圖為格力發(fā)布的車用熱泵空調(diào)）
駕駛者的駕駛習(xí)慣
養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣不僅僅能在新能源車型上能節(jié)省電能，同時在傳統(tǒng)燃油汽車上也能節(jié)省燃料。盡量做到相對勻速的行駛，減少急剎車和急加速是節(jié)能的不二法寶。
外界環(huán)境溫度
外界環(huán)境的溫度會影響電池的活性，溫度越低電池活性越差，同等條件下電池的充電速度會變慢，電池的實際容量也會變低。從而也會影響新能源純電動車的續(xù)航里程。
NEDC續(xù)航是否實際？
在文章的前部車叔已經(jīng)提到了NEDC續(xù)航的測試辦法，NEDC續(xù)航測試來自歐洲，用不同的速度值在臺架上做模擬阻力做四個城市循環(huán)和一個郊區(qū)循環(huán)。不同的實驗測試標(biāo)準(zhǔn)得出來的續(xù)航數(shù)據(jù)也一定也是不一致的。同樣測試能耗以及續(xù)航的標(biāo)準(zhǔn)還有來自美國的EPA標(biāo)準(zhǔn)，日本的JC08標(biāo)準(zhǔn)。同樣的一款車，外部條件一致時，用這三套標(biāo)準(zhǔn)測試得出的能耗標(biāo)準(zhǔn)和續(xù)航里程也是不同的，與我們實際使用過程中的續(xù)航也是不一致的。
NEDC續(xù)航的確有一定參考性，但是我們同時作為消費者，在日常使用過程中不能盲目相信續(xù)航一定會達(dá)到NEDC續(xù)航值。在實際的新能源純電動車使用中還是要根據(jù)實際的速度、距離、外界環(huán)境溫度等等各方面的條件綜合判斷實際續(xù)航里程。另外我國還在更新新的續(xù)航及能耗的測試標(biāo)準(zhǔn)。這套新的標(biāo)準(zhǔn)WLTC同樣來自歐洲，新的標(biāo)準(zhǔn)實施以后，排放會越來越嚴(yán)格。同時標(biāo)稱的續(xù)航里程一定也會越來越精確，這對消費者無疑是一個好消息。
