為什么電動(dòng)汽車用18650串并聯(lián)?這樣做有哪些好處?
18650其實(shí)指的是指電池的外形規(guī)格,當(dāng)初是日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)電池型號(hào),其中18代表了直徑為18mm,而65表示長(zhǎng)度為65mm,0表示的是圓柱形電池。18650電池原來指鎳氫電池和鋰離子電池,但是鎳氫電池現(xiàn)在比較少用,因此現(xiàn)在多指鋰離子電池。18650鋰離子電池單節(jié)標(biāo)稱電壓一般為3.6V 或者3.7V;最小放電終止電壓一般為2.5到2.75V。常見容量為1200到3300mAh。
18650電池是最早和最成熟同時(shí)最穩(wěn)定的鋰離子電池,廣泛地應(yīng)用在電子產(chǎn)品中。多年來,日本廠商在18650電池的生產(chǎn)工藝上邊積累了大量的經(jīng)驗(yàn),使得產(chǎn)出的18650電池的一致性和安全性都達(dá)到了非常高的水準(zhǔn)。
對(duì)比之下,層疊式鋰離子電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有成熟起來,常見的有方形電池和軟包電池,甚至連尺寸和大小以及極耳位置等都不統(tǒng)一,電池廠商所具備的生產(chǎn)工藝也不能滿足這些條件,大多數(shù)以人為的控制為主,電池的一致性也達(dá)不到18650電池的水準(zhǔn)。如果電池的一致性達(dá)不到要求了,大量電池串和并聯(lián)形成的電池組的管理也將不能讓每個(gè)電池的性能更好地發(fā)揮,而18650電芯就可以解決這一問題。
總的來說,18650電池的單體容量相對(duì)小,所需的單體數(shù)量會(huì)很多(比如Model S有7104只),但是一致性非常好;層疊式電池的容量雖然可以做得較大(20 Ah到60 Ah),單體數(shù)量可以降低,但是一致性比較差。相比之下,現(xiàn)階段很難投入大量的人力物力和電池供應(yīng)商一起去改善層疊式電池的生產(chǎn)工藝。因此,特斯拉在研發(fā)Roadster和Model S的時(shí)候,它的唯一選擇是從市場(chǎng)上去購買電池,自行來開發(fā)電池系統(tǒng)。開發(fā)一套管理6000多節(jié)單體一致性很好的電池系統(tǒng)同開發(fā)一套200多節(jié)一致性很差的電池系統(tǒng),相比之下,前者的技術(shù)難度當(dāng)然更低一些。即使單體電池?cái)?shù)目增多了,但是如果這些電池的性能是非??煽康?,管理起來反而容易一些。
出于電池材料性能的限制方面,通過增加體積來提高能量密度來成為企業(yè)重點(diǎn)考慮的對(duì)象;然而,圓柱電池的物理尺寸的增加同時(shí)也會(huì)降低循環(huán)壽命和倍率以及安全性;雖然對(duì)于生產(chǎn)18650電池到企業(yè)而言,產(chǎn)線通用的生產(chǎn)變更成本較低,但一味的增大電池尺寸也不是長(zhǎng)久之計(jì)。在現(xiàn)有條件下,新生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右,比其原來的18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg約提高20%。電池單體電池容量的提升意味著同等能量下所需電芯的數(shù)量會(huì)減少約1/3,如此下來降低了系統(tǒng)管理難度和簡(jiǎn)化金屬結(jié)構(gòu)件等配件數(shù)量,雖然單個(gè)電芯的重量和成本提升了,但是電池系統(tǒng)PACK的重量和成本卻得到了對(duì)應(yīng)的降低。
串并聯(lián)分成兩個(gè)部分就能很好的解釋了
1.串聯(lián)的意義
電機(jī)的功率是一定的,所以當(dāng)電壓越高的時(shí)候,所需要的電流就要求越少,這對(duì)電池放電的倍率要求就降低了,一來減少電池過度放電,二來降低電池放電時(shí)產(chǎn)生的熱量。
而且電流小的情況下,對(duì)于導(dǎo)線和控制器來說,負(fù)擔(dān)也算是減輕了。
2.并聯(lián)的意義
當(dāng)一組電池串聯(lián)后,電流是比較少,所以需要并聯(lián)多個(gè)【已串聯(lián)的電池組】來增加電流,因?yàn)樵诩铀俚倪^程中需要足夠大的電流來驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)力。
另外一點(diǎn)是,不是串聯(lián)的數(shù)量越多越好的,萬一其中一枚電池不給力,就會(huì)連累整組拉下效率,所以電池串聯(lián)也不止是單枚串聯(lián),有可能是雙并或者三并后串聯(lián)十來塊組成一個(gè)大電池組,然后這個(gè)大電池組兩進(jìn)行并聯(lián)。
其實(shí)到底串聯(lián)多少后再并聯(lián),或者并聯(lián)后再串聯(lián)多少,都是廠家通過試驗(yàn)過程得出來的數(shù)據(jù)。目前18650動(dòng)力型電池通過串并聯(lián)主要用于電動(dòng)自行車,電摩及限速60碼的低端電動(dòng)汽車上。國產(chǎn)高端電動(dòng)汽車目前多采用寧德時(shí)代方塊形磷酸鐵鋰鋰電池。
低端車采用18650動(dòng)力電池首先是成本原因,比如48伏20鋰電池大約一千二三百左右就能買到了。圓筒型動(dòng)力電池還有32650.26650等多種型號(hào)。但最終發(fā)現(xiàn)體積越大性能越差。18指直徑18毫米,65指長(zhǎng)度65毫米,圓筒型體積大除了性能不好外,拼裝空隙也大,浪費(fèi)空間。















