對(duì)于電動(dòng)車而言,電池是非常關(guān)鍵的部件。注意,一下所說(shuō)的電池指的都是作為驅(qū)動(dòng)源的動(dòng)力電池,不是前艙的電瓶。因?yàn)?,前艙的電瓶不存在這個(gè)問(wèn)題,在行駛時(shí)它基本都處于被充電過(guò)程,而且續(xù)航里程也跟這個(gè)小家伙一點(diǎn)兒關(guān)系都沒(méi)有。電池的容量是與續(xù)航里程直接相關(guān)的指標(biāo),容量高,續(xù)航里程長(zhǎng),容量低,續(xù)航里程短。那么,什么是容量,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T31486-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》文件中的定義,有個(gè)【初始容量】的概念:
新出廠的動(dòng)力蓄電池,在室溫下,完全充電后,以1I1(A)電流放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件時(shí)所放出的容量(Ah)。
要求的測(cè)試環(huán)境規(guī)定為:溫度為25℃±2℃,相對(duì)濕度為15%~90%,大氣壓力為86kPa~106kPa。據(jù)度娘說(shuō)拉薩冬天氣壓是65kPa,國(guó)標(biāo)就不考慮拉薩人民冬天用電動(dòng)車的感受了?
測(cè)量?jī)x器、儀表準(zhǔn)確度要求:
---電壓測(cè)量裝置:不低于0.5級(jí)
---電流測(cè)量裝置:不低于0.5級(jí)
---溫度測(cè)量裝置:±0.5℃
---時(shí)間測(cè)量裝置:±0.1%
1I1(A)是個(gè)什么鬼?舉個(gè)栗子,如果你的電池容量寫著50Ah,1I1(A)就是50A,2I1(A)就是100A,以此類推。
以上的【初始容量】基本就是廠家公告中的標(biāo)稱容量,這個(gè)數(shù)值乘以電池包的總電壓,就是標(biāo)稱電量。
說(shuō)到電動(dòng)車,有兩家公司一直是焦點(diǎn),米國(guó)的特斯拉和我國(guó)的比亞迪,他們用的電池各不相同,特斯拉用的是松下公司的電池,據(jù)網(wǎng)上的信息,是所謂的三元材料,也就是說(shuō)電池的正極里含有3種金屬材料;比亞迪用的自己生產(chǎn)的電池,他們內(nèi)部叫鐵電池,當(dāng)時(shí)傳出來(lái)各種鐵電池的解釋版本,現(xiàn)在眾所周知,材料是磷酸鐵鋰。這兩個(gè)材料有什么區(qū)別呢?小編給大家找了一些資料,讓大家來(lái)了解一下。
當(dāng)然,電池材料體系的選擇與消費(fèi)者關(guān)系不大,廠家往往根據(jù)市場(chǎng)趨勢(shì)和自身?xiàng)l件做出他正確的選擇,下圖是兩種材料的電壓-容量曲線。
這是
磷酸鐵鋰和
三元電池在放電過(guò)程的電壓變化情況,磷酸鐵鋰的電壓大部分時(shí)間內(nèi)基本不變,三元材料電壓變化較大。使用的電壓范圍也不一樣,磷酸鐵鋰大概3.3V~2.0V,三元材料4.2V~2.5V。
這里為什么要給出這張圖,因?yàn)楹竺嬲f(shuō)到的很多東西都圍著這張圖在變化,據(jù)電池工程師說(shuō),他們大部分時(shí)間的研究都以這張圖為基礎(chǔ),怎么才能讓圖中的數(shù)據(jù)改變一下,改變了之后對(duì)動(dòng)力電池的性能而言又說(shuō)明了什么。對(duì)于消費(fèi)者而言,這張圖的變化也就是容量的變化。
汽車的安全問(wèn)題是首要問(wèn)題,燃油車的出事故的危害我們常常見到,電動(dòng)車的安全如何保證?電器工程師們說(shuō),我們有很多監(jiān)控、很多保護(hù)電路,很多級(jí)別的安全防護(hù)。電池工程師們說(shuō)電器工程師不懂電池,我們電池也有很多的防護(hù),都集成在電源管理系統(tǒng)里,也就是大家常常聽到的BMS。所謂電源管理系統(tǒng),就是專門管理電池的各項(xiàng)指標(biāo)的系統(tǒng),電池怎么工作聽它指揮。
下面在說(shuō)一個(gè)概念,【安全冗余】:
就是說(shuō)在前面國(guó)標(biāo)所說(shuō)的【初始容量】的基礎(chǔ)上,保留一部分容量,這部分容量不能被使用。比如原來(lái)100,可能給你用的只有90甚至80。這部分保留容量是出于安全的目的,其次是為了保證電池的使用壽命。
電池既不能充的太滿,需要給充電控制系統(tǒng)留出一些調(diào)整的空間而防止過(guò)充電。過(guò)充電可能有些人不理解,但是生活中由于過(guò)充電而造成危害的示例很多,比如:由于使用各種雜牌充電器給手機(jī)充電,導(dǎo)致電池爆炸。相信這樣的報(bào)道大家看過(guò)很多了吧?現(xiàn)在應(yīng)該理解過(guò)充電的危害了。
同樣電池也不能放的太空,考慮到車輛在沒(méi)電以后還可能長(zhǎng)期存放。為保證電池不被過(guò)放電而影響安全和性能,必須在消費(fèi)者認(rèn)為的0%以下還保留少量的電量。
另外,由于電池材料的特性,如果電池一直在使用電壓范圍內(nèi)滿充滿放,相對(duì)于在充放電兩端都保留一些容量的做法,其使用壽命會(huì)顯著降低。月滿則虧,水滿則溢就是這個(gè)道理。
所以,就算是特斯拉,在動(dòng)力電池的上端,就是SOC達(dá)到100%之后,保留10%的充電空間不能充電;電池底部,就是SOC減少至0%的時(shí)候,仍然保留了10%電量無(wú)法釋放。國(guó)內(nèi)車企在動(dòng)力電池安全冗余的設(shè)置上也是相似的,以比亞迪為例,電芯材料為磷酸鐵鋰的動(dòng)力電池,由于的安全性較高,使用壽命較長(zhǎng),所以在上端只保留了2~3%的冗余,底部保留比特斯拉要少,大約6~8%。
所以這個(gè)電量冗余一下就去掉了10%~20%的電量,這個(gè)才是車主拿到車后真正可使用的電量,而不是公告里的標(biāo)稱電量。
在實(shí)際的用車過(guò)程中,還有很多影響因素影響電池電量的發(fā)揮。
這還不算完,比亞迪迪車會(huì)里曾經(jīng)見過(guò)一個(gè)口訣,是教車主們?nèi)绾问‰姷模蟾乓馑际且M量用經(jīng)濟(jì)模式,少急加速急減速。這個(gè)道理在燃油車似乎可以理解,你排量就這么大,非得一腳地板油,也改變不了發(fā)動(dòng)機(jī)只能轉(zhuǎn)那么快的現(xiàn)實(shí)。雖然提速是快了一些,但是會(huì)提高油耗,說(shuō)白了就是費(fèi)油;而且,大量的燃油噴入燃燒室后,會(huì)有一部分油燃燒不充分,給霧霾做貢獻(xiàn)了。但是更專業(yè)的解釋是什么呢,,下面這張圖展示了電池的功率特性。
這個(gè)是三元材料的不同電流倍率的放電圖,這個(gè)1C就是前面提到的1I1(A),5C就是5I1(A),倍率越大,相同容量比率下的電壓越低,在橫軸上也越短,也就是容量越低。圖里面最低的倍率1C和最高倍率25C之間,橫軸上的容量比率差了10%以上。急加速急減速,也就意味著電機(jī)要轉(zhuǎn)更快,需要電池給它更多的電,結(jié)果有幾個(gè)百分點(diǎn)的電就放不出來(lái)。
不過(guò),這部分電也沒(méi)有消失不見了,下次用比較平穩(wěn)的方式開車,它依然還在。下面這張圖給出了大電流放電后,再接著用小電流放電的數(shù)據(jù)。
所以看來(lái),良好的開車習(xí)慣也是很重要的,能讓電池的電量盡量的放出來(lái)。
除了大功率使用和小功率使用的區(qū)別之外,另外還有一大電池電量的殺手叫溫度。2014年有個(gè)論壇,叫“低溫環(huán)境純電動(dòng)汽車發(fā)展與應(yīng)用論壇”,其中有專家提到,低溫是電池殺手,并提到了低溫對(duì)電池性能的影響。