一文讀懂新能源汽車的構(gòu)造特點(diǎn)和動(dòng)力電池的分類
根據(jù)國家汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,為了實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)“彎道超車”和節(jié)能減排的目的,最終是讓純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化。但目前由于受制于電池技術(shù)發(fā)展的瓶頸,無論對(duì)政府還是車企,都把混合動(dòng)力作為一個(gè)“過渡”的路線。而是對(duì)于是以插電式混合動(dòng)力還是常規(guī)混合動(dòng)力的技術(shù)路線為主導(dǎo),串聯(lián)/并聯(lián)/混聯(lián)的結(jié)構(gòu)究竟孰優(yōu)孰劣,在業(yè)界依然存在一定的爭(zhēng)議。
為了更加清晰簡(jiǎn)潔,我們將由淺入深地從下幾個(gè)層面來區(qū)分:
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新能源汽車 vs. 燃油汽車
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純電動(dòng)汽車 vs. 混合動(dòng)力汽車
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插電式混合動(dòng)力汽車 vs. 常規(guī)混合動(dòng)力汽車
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串聯(lián)/并聯(lián)/混聯(lián)比較
1新能源汽車相比于燃油汽車
可以看出,受制于純電動(dòng)汽車發(fā)展的主要因素依然是電池技術(shù)以及充電配套設(shè)施不成熟。
2純電動(dòng)汽車相比于混合動(dòng)力汽車
混合動(dòng)力的出現(xiàn)是為了彌補(bǔ)目前純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程不足的缺點(diǎn),克服消費(fèi)者續(xù)航里程焦慮。
3插電式混合動(dòng)力相比于常規(guī)混合動(dòng)力
從政策上看,政府將插電式混合動(dòng)力汽車列入補(bǔ)貼之內(nèi);從市場(chǎng)上來看,消費(fèi)者似乎還是習(xí)慣于傳統(tǒng)駕駛習(xí)慣的常規(guī)混合動(dòng)力汽車。
即使購買插電式混合動(dòng)力汽車,消費(fèi)者仍然會(huì)按照傳統(tǒng)燃油汽車進(jìn)行駕駛,在這樣的情況下,并沒有發(fā)揮新能源汽車節(jié)能減排的功能。而深究其原因,其實(shí)還是“充電難”的問題。
4并聯(lián)/串聯(lián)/混聯(lián)
下圖分別為并聯(lián),串聯(lián),混聯(lián)三種插電式混合動(dòng)力汽車的構(gòu)造:
下圖我們從不同的角度進(jìn)行對(duì)比:
動(dòng)力傳動(dòng)部件特點(diǎn)
驅(qū)動(dòng)模式
適用路況
能量傳遞路線
發(fā)動(dòng)機(jī)排放
整車布置
代表車型
串并混聯(lián)三種方式各有特點(diǎn),我們很難一概而論地去評(píng)價(jià)孰優(yōu)孰劣,而其性能的充分發(fā)揮,與能量管理系統(tǒng)以及控制策略息息相關(guān)。
4總結(jié)
隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展以及充電設(shè)施不斷的完善,燃油汽車必然會(huì)逐步過渡到純電動(dòng)汽車。在過渡的過程,存在著不同技術(shù)路線的爭(zhēng)論,技術(shù)路線之爭(zhēng)的背后,其實(shí)夾雜著政府的意志,車企與政府間的博弈以及車企間利益的訴求。
無論插電式混合動(dòng)力也好,還是串并聯(lián)也好,誰能夠滿足消費(fèi)者需求才是王道。
“電池-->化學(xué)電池-->動(dòng)力電池-->二次電池+燃料電池”
電池分類方法很多,為了讓大家比較全面地了解動(dòng)力電池,我們按“由大到小”的思路來敘述。
電池分大類
按照能量的來源,可以將電池分為三大類:
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化學(xué)電池:將物質(zhì)的化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能;
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物理電池:在一定條件下實(shí)現(xiàn)能量直接轉(zhuǎn)換;
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生物電池:將生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化為電能。
如下圖所示:
像我們熟知的太陽能屬于物理電池,而這里,我們主要關(guān)注化學(xué)電池。按照工作性質(zhì),我們將化學(xué)電池分為:
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一次電池,也稱原電池,即不能夠再充電的電池,如生活中常用的鋅錳干電池;
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二次電池,即可充電的電池,這也是汽車動(dòng)力電池最基本的要求;
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燃料電池,指正負(fù)極本身不含活性物質(zhì),活性材料連續(xù)不斷從外部加入,如氫燃料電池;
對(duì)于汽車動(dòng)力電池,我們主要關(guān)注化學(xué)電池中的燃料電池和二次電池,也就是有兩條技術(shù)路線。一條是以鋰電池為主要研究方向的二次電池,目前發(fā)展迅速可謂“炙手可熱”;另一條是一直被寄予厚望的以氫燃料為主要研究方向的燃料電池,但由于氫的來源問題還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用。
動(dòng)力電池分類
通過上面一節(jié),我們理解了動(dòng)力電池在整個(gè)電池家族的位置,那么我們進(jìn)入正題。下面是一張比較經(jīng)典的圖:
知道大家是否還記得我們上篇文章中提到的動(dòng)力電池基本性能參數(shù),便能很好理解上圖Y軸的體積能量密度Wh/L(也簡(jiǎn)稱能量密度)以及X軸質(zhì)量能量密度Wh/kg(也稱為比能量)的概念。
總體來講,二次電池可以分為鉛酸電池(Lead Acid),鎳鎘電池(Ni-Cd),鎳氫電池(Ni-MH)以及鋰電池(Li)。
動(dòng)力電池比較
下面開始畫重點(diǎn):
(數(shù)據(jù)來源:國聯(lián)汽車,第一電動(dòng)等綜合整理)
上圖總結(jié)和比較了不同動(dòng)力電池主要性能指標(biāo)以及代表車型和電池生產(chǎn)企業(yè),在二次電池中,鋰電池?zé)o論在能量密度,壽命和環(huán)保性能上都具有很大的優(yōu)勢(shì),是目前動(dòng)力電池的首選。
而燃料電池雖然能量密度很高,但是由于燃料的來源(比如氫氣)要消耗比普通電動(dòng)汽車更多的能源以及產(chǎn)生很嚴(yán)重的污染,目前還是很大的瓶頸。
根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》,動(dòng)力電池(二次電池)未來發(fā)展趨勢(shì)如下:
可以看出,隨著技術(shù)不斷成熟,電池的性能逐年提升,電池的壽命逐漸與整車壽命趨于一致,同時(shí)伴隨著電池成本的逐年下降。
最后提一下氫燃料電池,與二次電池比起來,有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì),就是可以在很快時(shí)間(小于五分鐘)給電池加滿燃料,而不是等上幾個(gè)小時(shí)來充滿電。氫燃料電池充入的是氫氣,而最終產(chǎn)生水分,也沒有廢舊電池回收的問題,可以說是真正的新能源汽車。
最后放上燃料電池汽車一張圖片,我們一起憧憬未來……












