定制热线: 400-678-3556

电池知识

普通锂电池与电动汽车电池组有什么区别呢?

来源:宝鄂实业    2019-06-28 14:52    点击量:

1991年,锂离子电池第一次得到商用,性能和以前的电池相比提高的五倍。没有锂离子电池,电池就不可能由之前硕大的“砖块”发展到现在可以装进口袋的尺寸。锂离子电池很轻,和以前电池相比能量密度提升了30%,不再有恼人的不好反应,所有的部件对环境而都是安全的。现如今电池的发展一直都在向着更加环保、续航能力更强的路线前进着。在应用繁多的今天,如果没有更好的电力支持、真的不能为用户带来更好的智能时代体验。先不提一些概念化的燃料电池或者太阳能电池等新型能源。就目前来看,用的电池主要以锂离子电池为主。

  锂电的寿命一般为300~500个充电周期。假设一次完全放电提供的电量为Q,如不考虑每个充电周期以后电量的减少,则锂电在其寿命内总共可以提供或为其补充300Q-500Q的电力。由此我们知道,如果每次用1/2就充,则可以充600-1000次;如果每次用1/3就充,则可以充900~1500次。以此类推,如果随机充电,则次数不定。总之,不论怎么充,总共补充进300Q~500Q的电力这一点是恒定的。所以,我们也可以这样理解:锂电池寿命和电池的总充电电量有关,和充电次数无关。深放深充和浅放浅充对于锂电寿命的影响相差不大。

每当我跟人讲我是设计电动汽车的电池组(battery pack)的时候,人们总会问我,电池组是什么?和电池有什么区别?汽车电池和手机电池有什么区别?

  如果我们把电动汽车比作一个团队,这个团队的运行与前进需要各种不同背景和具有不同能力的人才,电池组就是这个团队中不可或缺的一人,而电池只是这个人的一个器官,也就是他的心脏。

  电池组最终的目的就是为电池提供各种保护和辅助,使电池的寿命更长,能够应对各种极端天气和环境条件。

  外壳与底座(Cover and Tray)

  汽车电池和手机电池最大的区别就是汽车所经历的环境与手机非常不同。汽车在运行中会经历各种震动,以及来自外界环境的水,泥土,和沙石的侵入。因此,电池组的外壳和底座至关重要。

  世面上存在的电动汽车电池组的底座一般使用铝合金或者不锈钢制造,而上层与汽车底盘结合的外壳则可能使用加入玻璃纤的复合材料制成。

  电池组在测试中会经过三维的震动、以及相当于超过10年的风吹雨打(来自不同方向的尘土和水的喷洒),保证电池组内部完全没有任何外来物质的侵入,做到滴水不漏。

  值得注意的是,电池组与汽车其他组件有电线连接,而这些电线与电池组中间的连接部位也要做到滴水不漏。

  电动汽车电池组与电池有什么区别

  温度管理系统(Thermal Management System)

  用户也会期望他们的电动汽车在全年365天各种天气条件下都能够有出色的表现。汽车电池组直接影响汽车的加速度和续航距离,这与人们观察手机电池的表现大大不同。

  温度管理系统保证了每一个单电池的温度都是全年恒定的。在极端炎热天气下大量使用电池,能够保证及时的散热,防止电池的寿命减弱或者膨胀爆炸。在极端寒冷的天气下大量使用电池,保证电池的内部足够温暖,不会影响性能与寿命。

  电池的散热是用液体的冷却剂流经电池组的底部,再由导热性极佳的冷却板与单电池直接接触。或者是直接空气散热,也就是用内置的电风扇。

  电池的加热保暖则是由加热器完成,加热器的电力来自于电池本身。所以冬天电动汽车的续航距离会稍微减少。

  还有一个挑战来自极端环境下的充电。由于汽车在充电的时处于关闭状态,但是温度管理系统却需要在得知充电的时候自动启动,保持电池组的内部温度,这就是说,在整辆车都处于睡眠状态的时候,电池组仍然是醒着的。

  电动汽车电池组与电池有什么区别

  单电池的平衡(Cell Balancing)

  电池组里有许多单电池,有串联的也有并联的。一辆电动车的续航距离直接取决于这其中表现最差的那个单电池,因此保持各个单电池中的电压和剩余的电量也至关重要。

  电池组中有一个叫做VITM (voltage current temperature module)的装置,实时测量每一个单电池的电压电流和温度,保证并且通过一系列电阻和晶体管来调节对于一个单电池的使用量,同时给温度管理系统传达指令,调节冷却剂的流量和温度,给电池降温和升温。

  功率电子装置(Power Electronics)

  严格意义上讲,功率电子装置不属于电池组的一部分,不过有些电池组的生产商将其也归类于电池组。

  功率电子装置包括充电器(charging module),再生制动(regenerative braking)中所用到的逆变器(inverter),以及辅助车厢内部能源使用的APM(accessory power module)。

  充电器就是讲电网中的交流电转换成可以直接给电池使用的直流电。但是随着技术的革新,世面上也渐渐出现更多的直流充电站,直接将交流电到直流电的逆变在充电站内完成,减少了电池组内部这一成分的必要性。

  然而,在再生制动中,来自于发电机的交流电仍然需要转成可以供电池使用的直流电,在汽车的行进中,来自电池的直流电也必须转成可以供电机使用的交流电,这其中就又会用到一个逆变器。

  APM则是将大电池组的功率降低给一般的12V电池,供汽车内部的照明、收音机和CD播放器、仪表盘、空调等电力使用。由于是电池与电池中间的转换,则需要转换器,而非逆变器。

  直流电的变压没有交流电的变压那么容易,交流电变压只需要一个变压器就可以,而直流电的电压转换则需要一个逆变器将高压直流电转换成高压交流电,一个变压器将高压交流电降低成低压交流电,和一个逆变器将低压交流电转换成高压直流电。  这个过程比较繁琐,所以工业上也会用到降压变换器(buck converter)或升压变换器,其构造为一个晶体管或者二极管,感应器,和电容器。

  锂电池已经广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,邮电通讯的不间断电源,以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。 锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用,预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在侧面人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛应用于电动车行业,特别是磷酸铁锂材料电池的出现,更推动了锂电池产业的发展和应用。

  要想发挥锂离子电池的最大效能,就需要经常用它,让锂电内的电子始终处于流动状态。如果不经常使用锂电,请一定记得每月给锂电完成一个充电周期,做一次电量校准,即深放深充一次。

总结

  电动汽车的未来取决于汽车电池的革新。新一代的电池需要更长的寿命,更高的能量密度,增加电动汽车的续航距离和持久的性能。单电池离不开电池组,就像心脏离不开身体,里面每一个器官都起到支撑和辅助作用。

  我们花了很长一段时间将铅酸电池抛之脑后,开始使用镍电池,又花了很长一段时间才开始普及锂电池。锂电池的化学种类繁多,用途也很广。