電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
2019年已經過去一半,汽車市場還在進行著實力的較量,近兩年來隨著純電動車的發展逐漸成熟,車市的大環境也有著不相同的走向,傳統燃油車的銷量下降和新能源汽車的銷量上漲已征兆,然而隨著新能源汽車的銷量上漲,新能源汽車的安全性、續航里程、動力加速等等相關問題接踵而來。今年上半年的時間新能源車輛召回超過12萬輛,在這超過12萬輛純電汽車中,接近一半出在了新能源汽車的三電問題上。
和傳統燃油車的核心三大件相比,純電動車雖然也有自己的核心三大件,但與傳統燃油車相比差別很大。傳統燃油車的核心三大件:發動機、變速箱和車身結構,發動機就是燃油車的心臟;變速箱就是燃油車的大腦;車身結構就是汽車的整體骨架。作為傳統燃油車發動機能輸出多少匹馬力,擁有多大的扭矩作為燃油車性能方面的劃分。
與傳統燃油車略有不同,純電動車的核心三大件中基本都和電有關系,分別是:電驅、電控和電池。這其中電驅就是電車的心臟,作為驅動車輛行駛的核心硬件;電控就是電車的大腦,它控制著車輛動力與制動回應等相關消息的回饋工作掌握著整輛車的總體動態;電池就是電車的動力來源,電池儲備量越大行駛路程也就越長。
既然純電動車的核心是電驅、電控和電池,其三方面的的連接要復雜的線路來完成,復雜的線路會間接提高了電汽車的故障率,任意一根線路出現斷路,可能都會使得電動車無法正常行駛,一旦線路出現短路情況將會是電動車的災難,所以電動車細節要比傳統燃油車細致不少,做工也要更加縝密不能有半點差錯。
電驅系統,筆直控制車輛行駛。電驅系統是由三部分組成的:傳動系統、電機、逆變器。今朝的純電動車的傳動系統都是單機減速,既沒有離合也沒有變速,不過在未來的電動車市場,各大車企將會對傳動系統上持續研究并且新增其復雜性,由此來降低電機、點擊變阻器的需求,繼而提高性能,降低成本。電機是由:定子、轉子、殼體三部分組成,電機技術的核心點在定子和轉子。轉子就是電動車的緊要驅動電機,它承擔了電動車的所有運動相關的功能。而電機的正轉和反轉也就是電動車的前進和倒車的行車動作。
在電動車行駛時,電機的扭矩為負數,扭矩的精確反應了電動車的加速快與慢,而扭矩出現誤差時,就要電機來完成電動車的加速,里程數的變化則是消耗同等的能量電池來完成的。因為電池的成本相比于電機的成本要大,所以電動車的電機效率和性能可以間接降低車輛成本,目前電動車中電機驅動系統又三類,分別是:直流電機驅動系統、永磁同步電機驅動系統和交流感應電機驅動系統。
逆變器的緊要用途就是將直流電轉化為交流電,倘若一臺電動車的逆變器可以支持較高的電壓,則電壓充電的電流較大,功率大,這就意味著同樣的電流充電,充電的功率可以等比例放大,既而可以縮短充電時間。倘若提高逆變器支持的電壓便可以提升逆變器的充電效率。但逆變器的電壓過大也可能會導致過熱從而引起火災事故,目前日本豐田正在對逆變器的材料問題進入深入研究。
電控系統是指整車控制器,而在電動車中“電控”系統比較繁多,其廣義分為:整車控制器、電機控制器和電池管理系統。不同的“電控”系統掌握著相關職責,而這些控制器之間是通過CAN網絡等進行通訊。
整車控制器緊要是采集油門、制動踏板等相關信號,作出相應判斷和給出指令信息,其還要協調整輛車上的各個控制器的通信;電機控制器的用途緊要是接受整車控制器的扭矩釋放回收的指令,由此來控制驅動電機的轉速與轉動方向,除此之外在能量回收過程中,電機控制器還要負責將驅動電機副扭矩出現的交流電進行整流回充給動力鋰離子電池。
相比于以上兩個電控系統,電池管理系統相比較較“專一”,其緊要功能基本都是圍繞電池的所運轉的,其中包括:電池物理參數實時測試、在線診斷和預警、充放電和預充控制、電池的均衡管理和熱管理等相關職能。可謂是對電池的關懷無微不至,電控系統雖然分成多個大塊,但是每一塊都是責任重大不可疏忽,任何一個模塊出現問題都是與人生安全筆直掛鉤。
電池作為今朝不可或缺的能量儲存的載體,電池工業與化學、機械工業、電子控制等都有聯系的一個行業。電池的關鍵在于電芯,電芯最緊要的材料就是正負極、隔膜、電解液。其中政績材料廣為人知的有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元、高鎳三元。
動力鋰離子電池的使用至今約莫有20多年的時間,在1996年通用汽車推出了EV-1型號電池其采用的是鉛酸蓄電池,它也是今朝車架電池的雛形,從鉛酸蓄電池到現代日系混動的鎳氫電池,再到今朝電動車比較流行的鋰電池,經過層層迭代,電池的發展已經進入一個新時代,但是在安全性上,電池還存在一定的風險,一旦電池異位或者是裝配不當都可能使電池出現過熱形況并且出現危險。
電動車電池從種類上分為鎳氫電池、鉛酸蓄電池和鋰電池,其中鎳氫電池的優勢是安全、可靠,缺點是能量密度低。廣泛使用在混動車型上。鉛酸蓄電池的優勢是價格便宜、可靠,缺點是能量密度低,使用在早期的電動車型上。鋰電池的優勢是容量密度大,缺點是成本高,使用在主流的電動車上。
電池的比能量和比功率,其中比能量是指電池單位質量所能輸出的電能,單位是Wh/kg。比功率密度是描述電池在瞬間能放出能量的能力,單位是W/kg,比能量高的動力鋰離子電池屬于續航時間長,繼續輸出能力強;而比功率高的動力鋰離子電池提速快可以供應很高的瞬間電流,一次保證電動車的加速性能。
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