了解電動(dòng)自行車(chē)中的鋰電池
綠源、新日等品牌從2010年開(kāi)始進(jìn)入每個(gè)家庭,但那時(shí)絕大多數(shù)電動(dòng)車(chē)用的都是鉛酸電池。從2012年后開(kāi)始出現(xiàn)了采用鋰電池的電動(dòng)自行車(chē),常見(jiàn)的規(guī)格是電壓36V-48V,容量8Ah-12Ah。帶腳蹬子的那種電動(dòng)自行車(chē)如果使用48V12Ah的鋰電池,純電續(xù)航達(dá)50公里。
一、充放電倍率
驅(qū)動(dòng)自行車(chē)對(duì)充電方面沒(méi)有特別要求,常見(jiàn)的充電倍率是0.1C-0.3C之間,電池廠輕松達(dá)標(biāo),但放電倍率上稍高,至少要滿足1C,這對(duì)電池廠來(lái)說(shuō)壓力也不大。但是目前還有一種電動(dòng)摩托車(chē),采用踏板摩托車(chē)外形,時(shí)速甚至可以超過(guò)100km/h,這種車(chē)對(duì)電池的要求一下提高到2C-3C,所以如果你是自己組裝這種高性能電動(dòng)車(chē),選購(gòu)電池時(shí)要計(jì)算好。
廠商配的電池往往不用操心,自己配的電池一般有3種類(lèi)型:磷酸鐵鋰電池,三元鋰電池,動(dòng)力三元電池。他們最高的放電倍率分別是:2C,1.5C,10C。你也可以通過(guò)增大電池組的容量來(lái)提升1C放電對(duì)應(yīng)的電流。
二、充放電循環(huán)次數(shù)
磷酸鐵鋰電池壽命約2000次,三元鋰電池約800次,動(dòng)力三元鋰電約800次。但是由于電動(dòng)自行車(chē)中往往不是單體電池,木桶效應(yīng)導(dǎo)致成組后第一次出現(xiàn)容量上的故障,時(shí)間上會(huì)提前,大約是單體壽命周期的1/4到1/2。
當(dāng)然,這也和使用習(xí)慣相關(guān)。剛剛說(shuō)過(guò)的一切規(guī)律在這里都適用,因?yàn)槲覀冞@里涉及到另一種正極材料:磷酸鐵鋰了,所以要單說(shuō)一下。
磷酸鐵鋰的能量密度比三元鋰電低40%,同樣能量的電池磷酸鐵鋰體積大,分量沉,優(yōu)勢(shì)在于循環(huán)次數(shù)多,好保養(yǎng)。比如還是剛剛所說(shuō)的條件,三元鋰電滿電存放3個(gè)月,電池容量衰減到初始的60%,但磷酸鐵鋰面對(duì)這樣嚴(yán)酷的存放條件還可以保持90%,雖然也損失了,但遠(yuǎn)沒(méi)有三元鋰電那么嚴(yán)重。
這個(gè)原因和磷酸鐵鋰絕大部分能量(85%以上)都集中在3.2V電壓上有關(guān),雖然這種電池充電的截止電壓有3.6V,但從3.6V到3.2V的區(qū)間內(nèi)存儲(chǔ)能量還不到總能量的1%,即便充滿后,放置幾分鐘電壓也會(huì)回落到3.2V。所以磷酸鐵鋰自動(dòng)維持低的電壓應(yīng)力。不容易形成鈍化膜。
一致性問(wèn)題更加重要,目前電動(dòng)自行車(chē)采用的單體電池大致有2類(lèi):
1、小單體電池,也就是18650電池,容量2.2Ah-2.6Ah,每組電池單體數(shù)量200個(gè)-500個(gè)。
采用小單體組成電池組,要組120V100Ah電池組
2、大單體電池,容量一般為20Ah-40Ah之間,每組電池單體數(shù)量15個(gè)-30個(gè)。
我們以72V40Ah的電池組為例,如果采用小單體電池,就需要20串19并的方式,共380顆18650電池。每20顆首尾相接為一條,19條電池組在任何時(shí)候充放電都要求電壓差在0.02V以?xún)?nèi),聽(tīng)上去要求很高,但實(shí)際上卻不像想象中的難,因?yàn)?8650電池的工藝已經(jīng)非常成熟,同批次電池的一致性相當(dāng)?shù)暮谩?/span>
如果采用20Ah大單體電池,就需要20串2并的方式,共40顆大單體電池,只要這40顆工作起來(lái)同步就沒(méi)問(wèn)題了,總得來(lái)說(shuō)大單體電池成組后在一致性上出現(xiàn)問(wèn)題的幾率更小。不利因素也有,如果是磷酸鐵鋰的大單體電池,一致性會(huì)比三元鋰電差很多,所以電池組都需要再添加一個(gè)自動(dòng)均衡的電路,在每次充電的末尾判斷哪一顆電池需要單獨(dú)多充一會(huì)兒電,來(lái)解決磷酸鐵鋰一致性不佳的弱點(diǎn)。
一致性問(wèn)題在這里已經(jīng)上升到很重要的地位,但還沒(méi)有到極致。
電動(dòng)汽車(chē)中的鋰電池是最復(fù)雜的應(yīng)用,因?yàn)殡姵孛媾R大功率充放、大容量存放、高頻率使用、長(zhǎng)時(shí)間行駛等需求,所用的電池均是正規(guī)大廠高規(guī)格產(chǎn)品,電動(dòng)汽車(chē)?yán)锾蕴鰜?lái)的廢舊電芯往往給電動(dòng)自行車(chē)裝上,都仍有用武之地(當(dāng)然,這屬于奸商行為),通常的做法是淘汰給儲(chǔ)能電站用來(lái)儲(chǔ)存風(fēng)能、太陽(yáng)能。
一、充放電倍率
根據(jù)不同車(chē),差別很大,大家熟知的比亞迪秦用了152顆單體容量為26Ah的磷酸鐵鋰電池,放電電壓曲線積分得到總能量10.5KWh,秦的電動(dòng)機(jī)最大功率是110KW,秦的電池就要求10C的放電倍率。比亞迪的另一個(gè)純電動(dòng)車(chē)e6的電池?fù)碛心壳俺擞密?chē)最大的電池容量:63KWh,所以要實(shí)現(xiàn)較大功率并不需要電池放電倍率很高,e6電池的放電倍率是1.5C。純電動(dòng)汽車(chē)電池容量最大的公交車(chē),比如比亞迪的13.8米長(zhǎng)的電動(dòng)大巴車(chē)K9,電池容量324KWh,由于電池容量巨大,對(duì)于180KW的功率來(lái)說(shuō)電池放電倍率只需要0.5C即可。
還有一些非插電式混動(dòng)汽車(chē),電池容量?jī)H有1.5KWh,但電動(dòng)機(jī)的最高功率達(dá)到30KW,則這些汽車(chē)中用到的電池放電倍率可能有20C,這相比移動(dòng)電源的應(yīng)用場(chǎng)景0.2C來(lái)說(shuō)大了100多倍。
純電動(dòng)汽車(chē)大都設(shè)置了快充和慢充兩種充電方式,快充最慢2小時(shí)充滿,這樣充電倍率就是0.5C。還有更夸張的,比如特斯拉的老板馬斯克就希望下一代特斯拉充電時(shí)間可以縮減到10分鐘,這樣的話充電倍率至少要6C了。
二、充放電循環(huán)次數(shù)
新能源汽車(chē)的設(shè)計(jì)時(shí),電池壽命要長(zhǎng)于整車(chē)壽命。所以電池壽命至少保證車(chē)輛正常行駛30萬(wàn)公里,這一點(diǎn)絕大部分已經(jīng)發(fā)布的純電、混動(dòng)車(chē)都沒(méi)有問(wèn)題。以比亞迪e6來(lái)說(shuō),純電續(xù)航300公里,電池容量63KWh,按2000次循環(huán)壽命算,就是60萬(wàn)公里(實(shí)際是略少于60萬(wàn)公里的,想想為什么?)這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般車(chē)主對(duì)總里程的需求。
實(shí)際測(cè)試中比亞迪從2010開(kāi)始在深圳運(yùn)營(yíng)850輛e6出租車(chē),到現(xiàn)在為止已經(jīng)有幾十輛車(chē)的總里程超過(guò)50萬(wàn)公里,我7月份曾經(jīng)去深圳專(zhuān)門(mén)探查e6純電動(dòng)出租車(chē)的情況,看他們是不是一組電池從出廠一直用到現(xiàn)在的,有幸遇到了一位總里程50萬(wàn)公里的司機(jī),他以名譽(yù)保證,不但沒(méi)換過(guò)電池,續(xù)航也沒(méi)有明顯下降,巧合的是汽車(chē)之家曾經(jīng)測(cè)試過(guò)這位司機(jī)車(chē)的續(xù)航,市區(qū)+高速+全程空調(diào)的情況下跑到?jīng)]電共260公里續(xù)航。
目前出現(xiàn)的新能源車(chē),尤其是純電動(dòng)汽車(chē),除了比亞迪領(lǐng)先全行業(yè)5-7年外,其他自有品牌車(chē)企發(fā)布的產(chǎn)品都是4年前接到中央發(fā)展新能源的通知進(jìn)而研發(fā)出的,均是燃油車(chē)架子扔掉發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱,塞進(jìn)電動(dòng)機(jī)和電池改裝而來(lái)。特點(diǎn)是工況下續(xù)航在150-180公里(一定會(huì)到150公里的,因?yàn)檫_(dá)到150公里國(guó)家和地方補(bǔ)助都上一個(gè)臺(tái)階哦?。?,而這些車(chē)實(shí)際續(xù)航夏天往往在120-150公里,冬天100-120公里。對(duì)于這些血統(tǒng)不純的純電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)電池循環(huán)次數(shù)是否夠呢?
磷酸鐵鋰電池
這要分具體情況,如果是采用磷酸鐵鋰電池,那么120公里乘以2000次,也有24萬(wàn)公里續(xù)航,此外由于使用中你并不是每次都油門(mén)到底,并且每次都是從100%放電到0%再充滿,所以循環(huán)次數(shù)超2000也是很正常,這也保證了這些車(chē)的電池至少可以比整車(chē)壽命長(zhǎng)。
















