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电池知识

特斯拉需要将电池成本压缩到比现在更低的水平,如何才能做到呢?

来源:宝鄂实业    2019-04-28 00:14    点击量:

据digitaltrends报道,特斯拉汽车公司于2010年12月8日提出了“电动汽车增程混合动力电池组系统”(electric vehicle extended range hybrid battery pack system)的专利申请,2013年6月25日美国专利局审核通过。这套混合动力总成不会配有汽油发动机,该专利所指的混合动力系统实际上是从电到电,使用两种类型电池,从理论上讲能够给予电动汽车更长的续航里程。

特斯拉的“增程混合动力电池组系统”包含标准的锂离子电池组、控制器和常规电动机。复杂的是,还另配有一个金属空气化学电池组。锂离子电池组直接给车供电,金属空气电池组为锂离子电池组提供电能。在特斯拉的专利设计中,金属空气电池组基本上取代了增程式内燃机。金属空气电池能量密度高,能储存更多的电能,理论上可以起到增程的作用,但其功率密度相对较低。

电动汽车要成为真正的主流产品,电池技术需要取得巨大飞跃。目前仍未夸过续航里程短、充电时间长、电池成本高三座大山,这意味着电动汽车不能平民化。特斯拉未来计划推出的Model E正是一款针对普罗大众的电动汽车产品。因此,特斯拉需要将电池成本压缩到比现在更低的水平,如何才能做到呢?

特斯拉使用高能量密度的电池,这种高能量密度电池有一个巨大的缺点,即循环寿命低(500次循环周期) 。一个周期被定义为电池额定千瓦时的完整放电循环过程。沃蓝达(Volt)利用了额定功率的65%,每次完全放电使用了0.65生命周期。特斯拉利用的电池额定功率接近90%,以85千瓦时版Model S为例,其单次充电续航里程为300公里,每次完全放电使用了0.9生命周期。行驶到10万英里时,电池会放电333次。放电深度(DOD)达到90%相当于300次循环,可轻易达到500次循环周期。沃蓝达单次充电的续航里程仅为38英里,行驶到10万英里时,电池循环周期必须达到1710次,比特斯拉高出很多。

为了解决循环寿命低的问题,特斯拉可能会增大电池。能量密度和循环寿命之间有一个权衡,更高的能量密度电池意味着较低的寿命......没有免费的午餐。另外,循环寿命差的电池每千瓦时成本相对便宜。因此,特斯拉的电池能量密度高、循环寿命低、每千瓦时成本低。

有业内人士分析,特斯拉的“专利”无非是一个混合动力电池,类似沃蓝达的电池,可满足日常驾驶(通常不超过40英里),每天需要充电。根据驾驶习惯统计,增程电池很少被使用,因此可以是循环寿命很低的化学成分。增程电池不一定必须由金属空气构成,可以是任何能量密度高、循环寿命低、成本低的化学成分。特斯拉的“增程混合动力电池组系统”只是一个延伸的理念。这个理念是否可取,还要看特斯拉Model E电动汽车的表现。

目前锂电池组是新能源电动车的核心部件 (业内称之为电池PACK),它们通过繁复的串、并联或混联来保证车辆运行控制所需要的电压和容量。一个电池PACK中安装有几十只电池,其动力线和通讯二次线的连接工作量相当大,且因车辆长期运行,很容易造成螺栓松动、导线磨损疲劳损坏而引发各种故障。新能源汽车在动力电源环节的安全性、经济性以及维护方便性已成为其在全球范围内大规模推广的主要障碍,业内对具有更高性价比的动力电源成套技术产品需求的呼声渐高。

追日电气电源系统事业部市场总监李恒杰告诉记者,追日电气于2012年底开发出全球首款发明专利产品――多功能柔性连接电池PACK,改变了传统电池PACK与电池管理系统 (BMS)之间的线束连线方式,采用弹针柔性扣盖式连接,及集成概念的“三明治”夹心结构。其内部将动力和通讯强、弱电隔离设计,使电池包动力大电流与电池管理系统采样小电流分离,有效避免了相互间的电磁干扰,并首次采用PCB电路板用于PACK内电池单元的数据采集。与现有技术相比,该产品电池信号检测方式可靠,在电磁干扰和信号检测故障抑制方面都有显著的提升。

由于该产品运用了先进的预装式理念,从而大幅降低了电池箱成组生产过程中的人工接线复查工作量,可实现电池组生产的流水线作业和标准化生产,对各种车型都有优良的适应性。在东风汽车公司配套电池厂现场试验显示,该新型电池PACK 可以提高电池成组环节生产效率10倍以上,电池维护和更换效率提高5倍以上,大幅度节省了生产成本,缩短了因为检修维护而花费的时间,从而可极大节约新能源电动车社会推广应用的成本。

该款多功能柔性连接电池PACK已于今年2月通过国家级动力电池检验检测中心的连续可靠性测试。今年5月,在亚洲最大的汽车试车场――东风襄阳试车场,该新款电池PACK通过了整车功能性验证和可靠性验证:当时车辆以每小时50公里的速度通过大量减速带路面(俗称“搓板路”),车辆的垂直加速度达5G以上,在大大超出正常测试条件的情况下,其通电和通讯完全正常。

从5月至今,该产品在东风气电混合动力汽车上运行里程达20万公里,依然稳定可靠。6月下旬,全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会几十名专家来到追日电气生产基地对多功能柔性连接电池PACK进行现场考察,对其先进性和应用前景给予了高度评价。


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