電動(dòng)汽車電池組與電池的區(qū)別在哪?
來源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-27 09:10
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汽車電池和手機(jī)電池最大的區(qū)別就是汽車所經(jīng)歷的環(huán)境與手機(jī)非常不同。汽車在運(yùn)行中會(huì)經(jīng)歷各種震動(dòng),以及來自外界環(huán)境的水,泥土,和沙石的侵入。因此,電池組的外殼和底座至關(guān)重要。
世面上存在的電動(dòng)汽車電池組的底座一般使用鋁合金或者不銹鋼制造,而上層與汽車底盤結(jié)合的外殼則可能使用加入玻璃纖的復(fù)合材料制成。
電池組在測試中會(huì)經(jīng)過三維的震動(dòng)、以及相當(dāng)于超過10年的風(fēng)吹雨打(來自不同方向的塵土和水的噴灑),保證電池組內(nèi)部完全沒有任何外來物質(zhì)的侵入,做到滴水不漏。
值得注意的是,電池組與汽車其他組件有電線連接,而這些電線與電池組中間的連接部位也要做到滴水不漏。
溫度管理系統(tǒng)(Thermal Management System)
用戶也會(huì)期望他們的電動(dòng)汽車在全年365天各種天氣條件下都能夠有出色的表現(xiàn)。汽車電池組直接影響汽車的加速度和續(xù)航距離,這與人們觀察手機(jī)電池的表現(xiàn)大大不同。
溫度管理系統(tǒng)保證了每一個(gè)單電池的溫度都是全年恒定的。在極端炎熱天氣下大量使用電池,能夠保證及時(shí)的散熱,防止電池的壽命減弱或者膨脹爆炸。在極端寒冷的天氣下大量使用電池,保證電池的內(nèi)部足夠溫暖,不會(huì)影響性能與壽命。
電池的散熱是用液體的冷卻劑流經(jīng)電池組的底部,再由導(dǎo)熱性極佳的冷卻板與單電池直接接觸?;蛘呤侵苯涌諝馍幔簿褪怯脙?nèi)置的電風(fēng)扇。
電池的加熱保暖則是由加熱器完成,加熱器的電力來自于電池本身。所以冬天電動(dòng)汽車的續(xù)航距離會(huì)稍微減少。
還有一個(gè)挑戰(zhàn)來自極端環(huán)境下的充電。由于汽車在充電的時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài),但是溫度管理系統(tǒng)卻需要在得知充電的時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng),保持電池組的內(nèi)部溫度,這就是說,在整輛車都處于睡眠狀態(tài)的時(shí)候,電池組仍然是醒著的。
單電池的平衡(Cell Balancing)
電池組里有許多單電池,有串聯(lián)的也有并聯(lián)的。一輛電動(dòng)車的續(xù)航距離直接取決于這其中表現(xiàn)最差的那個(gè)單電池,因此保持各個(gè)單電池中的電壓和剩余的電量也至關(guān)重要。
電池組中有一個(gè)叫做VITM (voltage current temperature module)的裝置,實(shí)時(shí)測量每一個(gè)單電池的電壓電流和溫度,保證并且通過一系列電阻和晶體管來調(diào)節(jié)對(duì)于一個(gè)單電池的使用量,同時(shí)給溫度管理系統(tǒng)傳達(dá)指令,調(diào)節(jié)冷卻劑的流量和溫度,給電池降溫和升溫。
功率電子裝置(Power Electronics)
嚴(yán)格意義上講,功率電子裝置不屬于電池組的一部分,不過有些電池組的生產(chǎn)商將其也歸類于電池組。
功率電子裝置包括充電器(charging module),再生制動(dòng)(regenerative braking)中所用到的逆變器(inverter),以及輔助車廂內(nèi)部能源使用的APM(accessory power module)。
充電器就是講電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換成可以直接給電池使用的直流電。但是隨著技術(shù)的革新,世面上也漸漸出現(xiàn)更多的直流充電站,直接將交流電到直流電的逆變在充電站內(nèi)完成,減少了電池組內(nèi)部這一成分的必要性。
然而,在再生制動(dòng)中,來自于發(fā)電機(jī)的交流電仍然需要轉(zhuǎn)成可以供電池使用的直流電,在汽車的行進(jìn)中,來自電池的直流電也必須轉(zhuǎn)成可以供電機(jī)使用的交流電,這其中就又會(huì)用到一個(gè)逆變器。
APM則是將大電池組的功率降低給一般的12V電池,供汽車內(nèi)部的照明、收音機(jī)和CD播放器、儀表盤、空調(diào)等電力使用。由于是電池與電池中間的轉(zhuǎn)換,則需要轉(zhuǎn)換器,而非逆變器。
直流電的變壓沒有交流電的變壓那么容易,交流電變壓只需要一個(gè)變壓器就可以,而直流電的電壓轉(zhuǎn)換則需要一個(gè)逆變器將高壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電,一個(gè)變壓器將高壓交流電降低成低壓交流電,和一個(gè)逆變器將低壓交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電。
這個(gè)過程比較繁瑣,所以工業(yè)上也會(huì)用到降壓變換器(buck converter)或升壓變換器,其構(gòu)造為一個(gè)晶體管或者二極管,感應(yīng)器,和電容器。
由于鎳鎘電池(Ni-Cd)中的鎘有毒,使廢電池處理復(fù)雜,環(huán)境受到污染,因此它將逐漸被用儲(chǔ)氫合金做成的鎳氫充電電池(Ni-MH)所替代。從電池電量來講,相同大小的鎳氫充電電池電量比鎳鎘電池高約1.5~2倍,且無鎘的污染,現(xiàn)已經(jīng)廣泛地用于移動(dòng)通訊、筆記本計(jì)算機(jī)等各種小型便攜式的電子設(shè)備。 鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成,電量儲(chǔ)備比鎳鎘電池多30%,比鎳鎘電池更輕,使用壽命也更長,并且對(duì)環(huán)境無污染。 目前,更大容量的鎳氫電池已經(jīng)開始用于汽油/電動(dòng)混合動(dòng)力汽車上,利用鎳氫電池可快速充放電過程,當(dāng)汽車高速行駛時(shí),發(fā)電機(jī)所發(fā)的電可儲(chǔ)存在車載的鎳氫電池中,當(dāng)車低速行駛時(shí),通常會(huì)比高速行駛狀態(tài)消耗大量的汽油,因此為了節(jié)省汽油,此時(shí)可以利用車載的鎳氫電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來代替內(nèi)燃機(jī)工作,這樣既保證了汽車正常行駛,又節(jié)省了大量的汽油。燃料蓄電池 燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,他的正極是氧電極,負(fù)極是氫或
新能源汽車因其節(jié)能和環(huán)保的特性被看好,但是其產(chǎn)業(yè)化面臨最大問題是居高不下的銷售價(jià)格。從國外混合動(dòng)力汽車看,同類型的混合動(dòng)力和燃油型豐田凱美瑞差價(jià)達(dá)到8-10萬元,而國內(nèi)比亞迪純電動(dòng)車型E6與同類型的燃油車的差價(jià)更是高達(dá)20多萬。雖然新能源汽車后期的運(yùn)營和維護(hù)成本低廉可以逐步填平一次購置的差價(jià),但是高額購置價(jià)格無疑成為阻礙新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的重要障礙。
新能源汽車價(jià)格之高源于動(dòng)力鋰電池
新能源汽車主要由電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)及組裝等部分組成。其中電機(jī)、電控及組裝和傳統(tǒng)汽車基本相同,差價(jià)的原因在于電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。從新能源汽車的成本構(gòu)成看,電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占據(jù)了新能源汽車成本的30-45%,而動(dòng)力鋰電池又占據(jù)電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)約75-85%的成本構(gòu)成。
解決新能源汽車高價(jià)格的核心是降低動(dòng)力鋰電池一次采購成本。目前市場上已經(jīng)商業(yè)化的動(dòng)力鋰電池主要包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池和三元材料電池等,中國市場以磷酸鐵鋰為主,日韓大多選擇錳酸鋰和三元材料的混合電池體系。賽迪經(jīng)智統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示目前國內(nèi)的磷酸鐵鋰電池售價(jià)約在3-4元/Wh,錳酸鋰和三元材料電池約在4-5元/Wh??紤]不同類型新能源汽車的電池容量,插電式混合動(dòng)力汽車的電池容量是10-16KWh,純電動(dòng)汽車的電池容量24-60KWh,純電動(dòng)大巴的電池容量一般是200-400Kwh,對(duì)應(yīng)電池售價(jià)在3-5萬元、7-18萬元和60-120萬元水平,如此高昂的電池價(jià)格是新能源汽車價(jià)格居高不下的主要原因。
電池成本降低之路:規(guī)?;突厥召Y源化先行
降低電池成本,一直都是產(chǎn)業(yè)內(nèi)重要的解決方向。除了電池體系改善和使用壽命提升帶來成本降低外,當(dāng)前主要的降成本方案是規(guī)?;突厥召Y源化。以全球新能源汽車最為成功的企業(yè)特斯拉來看,其使用18650圓柱電池(電池型號(hào):直徑18mm,長度65mm)因規(guī)模擴(kuò)大從2007年到2012年成本約下降了40%左右。未來隨著新能源汽車的普及動(dòng)力電池的規(guī)?;a(chǎn),電池成本會(huì)進(jìn)一步降低到2元/Wh以下,從而達(dá)到《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》中2015年的規(guī)劃目標(biāo)。
在資源化利用上,動(dòng)力鋰電池目前還存在回收體系不完善,回收價(jià)值偏弱的問題。雖然國內(nèi)目前也涌現(xiàn)出了像格林美和湖南邦普等大型回收企業(yè),但是動(dòng)力鋰電池回收存在回收成本高、回收產(chǎn)業(yè)鏈不完善的問題。動(dòng)力鋰電池的回收資源化需要充分借鑒鉛酸電池回收利用的經(jīng)驗(yàn)。鉛酸電池建立了完備的回收網(wǎng)點(diǎn)和回收產(chǎn)業(yè)鏈,一般鉛酸電池在回收時(shí)具備30%的回收價(jià)值。
















