混的凯美瑞混动电池寿命命是多久,系统成熟吗

新旧电池可以混着用吗?
新旧电池可以混着用吗?
09-12-17 &匿名提问
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锂聚合物电池具有哪些优点?1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。 2. 可制成薄型电池:以3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。 3. 电池可设计成多种形状 4. 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右 5. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。 7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍IEC规定锂电池标准循环寿命测试为: 电池以0.2C放至3.0V/支后 1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环) 反复循环500次后容量应在初容量的60%以上国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准). 电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少?自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言,自放电主要受制造工艺,材料,储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,BYD常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后,在温度为20度湿度为65%条件下,开路搁置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。 与其它充电电池系统相比,含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低,在25下大约为10%/月。什么是电池的内阻怎样测量?电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值.什么是电池的内压电池正常内压一般为多少?电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高: 如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高.什么是内压测试?锂电池内压测试为:(UL标准) 模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓. 具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA ,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液.环境温度对电池性能有何影响?在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大,在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降,电极的反应率也下降,假设电池电压保持恒定,放电电流降低,电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反,即电池输出功率会上升,温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快,传送温度下降,传送减慢,电池充放电性能也会受到影响。但温度太高,超过45,会破坏电池内的化学平衡,导致副反应过充电的控制方法有哪些?为了防止电池过充,需要对充电终点进行控制,当电池充满时,会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充: 1. 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点; 2. dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点; 3. T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大; 4. -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值 5. 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制; 6. TCO控制:考虑电池的安全和特性应当避免高温(高温电池除外)充电,因此当电池温度升高60时应当停止充电。什么是过充电对电池性能有何影响?过充电是指电池经一定充电过程充满电后,再继续充电的行为。 由于在设计时,负极容量比正极容量要高,因此,正极产生的气体透过隔膜纸与负极产生的镉复合。故一般情况下,电池的内压不会有明显升高,但如果充电电流过大,或充电时间过长,产生的氧气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变形,漏液,等不良现象。同时,其电性能也会显着降低。什么是过放电对电池性能有何影响?电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C放电一般设定1.0V/支,3C 以上如5C或10C放电设定为0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。不同容量的电池组合在一起使用会出现什幺问题?如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现漏液,零电压等现象。这是由于充电过程中,容量差异导致充电时有些电池被过充,有些电池未充满电,放电时有容量高的电池未放完电,而容量低的则被过放。如此恶性循环,电池受到损害而漏液或低(零)电压。什么是电池的爆炸怎样预防电池爆炸?电池内的任何部分的固态物质瞬间排出,被推至离电池25cm以上的距离,称为爆炸。判别电池爆炸与否,采用下述条件实验。将一网罩住实验电池,电池居于正中,距网罩任何一边为25cm。网的密度为6-7根/cm,网线采用直径为0.25mm的软铝线,如果实验无固体部分通过网罩,证明该电池未发生爆炸。锂电池串联问题由于电池在生产过程中,从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序。即使经过严格的检测程序,使每组电源的电压、电阻、容量一致,但使用一段时间,也会产生这样或那样的差异。如同一位母亲生的双胞胎,刚生下时可能长得一模一样,做为母亲都很难分辨。然而,在两个孩子不断成长时,就会产生这样或那样的差异锂动力电池也是这样。使用一段时间产生差异后,采用整体电压控制的方式是难以适用于锂动力电池的,如一个36V的电池堆,必须用10只电池串联。整体的充电控制电压是42V,而放电控制电压是26V。用整体电压控制方式,初始使用阶段由于电池一致性特别好,也许不会出现什么问题。在使用一段时间以后电池内阻和电压产生波动,形成不一致的状态,(不一致是绝对的,一致性是相对的)这种时候仍然使用整体电压控制是不能达到其目的的。例如10只电池放电时其中两只电池的电压在2.8V,四只电池的电压是3.2V,四只是3.4V,现在的整体电压是32V,我们让它继续放电一直工作到26V。这样,那两只2.8V的电池就低于2.6V 处于了过放状态。锂电池几次过放就等于报废。反之,用整体电压控制充电的方式进行充电,也会出现过充的状况。比如用上述10只电池当时的电压状态进行充电。整体电压达到42V时,那两只2.8V的电池处于\&饥饿\&的状态,而迅速吸收电量,就会超过4.2V,而过充的超过4.2V的电池,不仅由于电压过高产生报废,甚至还会发生危险,这就是锂动力电池的特性。锂离子电池的额定电压为3.6V(有的产品为3.7V)。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关:阳极材料为石墨的4.2V;阳极材料为焦炭的4.1V。不同阳极材料的内阻也不同,焦炭阳极的内阻略大,其放电曲线也略有差别,如图1所示。一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是4.2V的,锂离子电池的终止放电电压为 2.5V~2.75V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放,过放对电池会有损害。便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展,各种电池的用量大增,并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外,还有近年来开发的锂电池。本文主要介绍有关锂电池的基本知识。这包括它的特性、主要参数、型号的意义、应用范围及使用注意事项等。锂是一种金属元素,其化学符号为Li(其英文名为lithium),是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼的金属,在金属中是最轻的。它除了应用于原子能工业外,可制造特种合金、特种玻璃(电视机上用的荧光屏玻璃)及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。锂电池也分成两大类:不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池,它只能将化学能一次性地转化为电能,不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差)。而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池)。它能将电能转变成化学能储存起来,在使用时,再将化学能转换成电能,它是可逆的,如电能化学能锂电池的主要特点。灵巧型便携式电子产品要求尺寸孝重量轻,但电池的尺寸及重量与其它电子元器件相比往往是最大的及最重的。例如,想当年的“大哥大”是相当“粗大、笨重”,而今天的手机是如此的轻巧。其中电池的改进是起了重要作用的:过去是镍镉电池,现在是锂离子电池。锂电池的最大特点是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位,W是瓦、h 是小时;kg是千克(重量单位),L是升(体积单位)。这里举一个例来说明:5号镍镉电池的额定电压为1?2V,其容量为800mAh,则其能量为 0?96Wh(1?2V×0?8Ah)。同样尺寸的5号锂-二氧化锰电池的额定电压为3V,其容量为1200mAh,则其能量为3?6Wh。这两种电池的体积是相同的,则锂-二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的375倍!一节5号镍镉电池约重23g,而一节5号锂-二氧化锰电池约重18g。一节锂-二氧化锰电池为3V,而两节镍镉电池才2?4V。所以采用锂电池时电池数量少(使便携式电子产品体积减孝重量减轻),并且电池的工作寿命长。另外,锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。锂电池的缺点是价格昂贵,所以目前尚不能普遍应用,主要应用于掌上计算机、PDA、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加,锂电池的价格将会不断地下降,应用上也会更普遍。不可充电的锂电池不可充电的锂电池有多种,目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。本文仅介绍前两种最常用的。1、锂-二氧化锰电池(Li?MnO2)锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极,并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3V(是一般碱性电池的2 倍);终止放电电压为2V;比能量大(见上面举的例子);放电电压稳定可靠;有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤2%);工作温度范围-20℃~+60℃。该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸。这里列举大家较熟悉的1#(尺寸代码D)、2#(尺寸代码C)及5#(尺寸代码AA)电池的主要参数。CR表示为圆柱形锂-二氧化锰电池;五位数字中,前两位表示电池的直径,后三位表示带一位小数的高度。例如,CR14505,其直径为14mm,高度为50?5mm(这种型号是通用的)。这里要指出的是不同工厂生产的同型号的电池其参数可能有些差别。另外,标准放电电流值是较小的,实际放电电流可以大于标准放电电流,并且连续放电及脉冲放电的允许放电电流也不同,由电池厂提供有关数据。例如,力兴电源公司生产的CR14505给出最大连续放电电流为1000mA,最大脉冲放电电流可达 2500mA。照相机中用的锂电池多半是锂-二氧化锰电池。这里将照相机中常用的锂-二氧化锰电池列入表2,供参考。纽扣式(扣式)电池尺寸较小,其直径为12?5~24?5mm,高度为1?6~5?0mm。几种较常用的扣式电池如表3所示。CR为圆柱形锂-二氧化锰电池,后四位数字中前两位为电池的直径尺寸,后两位为带小数点的高度尺寸。例如,CR1220的直径为12?5mm(不包括小数点后的数),其高度为2?0mm。这种型号表示方法是国际通用的。这种扣式电池常用于时钟、计算器、电子记事本、照相机、助听器、电子游戏机、IC卡、备用电源等。2、锂-亚硫酰氯电池(Li?SOCl2)锂-亚硫酰氯电池是比能量最高的一种,目前可达到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的额定电压是3?6V,以中等电流放电时具有极其平坦的 3?4V放电特性(可在90%容量范围内平坦地放电,保持不大的变化)。电池可以在-40℃~+85℃范围内工作,但在-40℃时的容量约为常温容量的 50%。自放电率低(年自放电率≤1%)、储存寿命长达10年以上。
都在用li电池,不好也没法
对比以前的镍电池来说,锂电池的体积小、容量大、无记忆效应,这就是好处啊
锂电池在充电前不需要放电。这是它最大的好处
无记忆效应,无需放电,随时可充.总之方便是它的最大特点.
最大的优点是:可以在方便时刻随时为锂离子电池充电,而不用非把电用光之后能才充电。其次还有以下优点:1. 体积小,重量轻,能量高.与同容量镍氢电池比体积可减小30%,重量可降低50%2. 寿命长3. 自放电小,无记忆效应和无环境污染
锂电池一般都是特殊设计的,并且可以非常小,锂电池的好处就是没有记忆效应,充电时间比较短.
                        镍氢电池     锂电池重量能量密度Wh/kg         120            55体积能量密度Wh/L           120            250功率密度W/kg              100            160平均可充放电技术( 次 )    1000            600记忆效应                  轻微            非常轻微电  流                     高             中     Li-ion 锂离子电池      Li-Polymer 锂聚合物电池 锂电池优点:  无记忆效应,重量较轻缺点:  成本高,电流较小,不耐过饱充(与镍氢比较)       锂电池有一次锂电(不可充电)与二次锂电(可充电),二次锂电又分Li-ion 锂离子电池与Li-Polymer 锂聚合物电池。        锂电池因不耐过饱充,如果不慎会有爆炸的危险,因此需内建控制IC,防止过饱充,但成本也相对提高需多,锂电池由于规格并没有统一,所以会有机种停产后买不到电池的情形,不过现在有需多厂商为了克服这个问题,也可减少库存,将锂电池统一    锂电还有一个比较棘手的问题,就是环保的问题因为锂电池中含有许多有毒性的物质,因此所有的锂电池都要回收,并且不可随地拋弃。镍化氢电池Ni-MH (也称镍氢电池)优点:  价格低,通用性强,电流大,环保稳定(与锂比较)缺点:  重量重,电池寿命较短,不耐过饱充(与锂比较)    镍氢电池的设计源于镍镉电池,但在改善镍镉电池的记忆效应上,有极大的进展。其主要的改变,在以储氢合金取代负极原来使用之镉,因此镍氢电池说是材料革新的典型代表。镍氢电池所造成之污染,会比含有镉之镍镉电池小很多,因此,目前镍镉电池已逐渐被镍氢电池取代。    锂电池除少数拥有一次锂电可使用外( NIKON EN-EL1 与 2CR5 )大都数都没有电池的替代方案,这对于要长时间出国,或大量使用者就很麻烦,镍氢电池就没有这样的问题,使用镍氢电池的数字相机通常都可使用碱性电池替代。    近来数字相机使用越来越多使用镍氢电池,电池厂商也看好这个市场,纷纷推出高容量的镍氢充电电池,使得镍氢电池的技术突飞猛进,容量也越来越大,使用时间以与锂电池不相上下,连充电器也越来越精进,充电时间大幅缩短。锂电池VS镍氢电池    许多消费者被手机业者教育下,一昧认为锂电池较好,其实现在的镍氢电池电池记忆性相当轻微,但消费者对于镍氢电池的观念一直有落伍与很容易死掉的观念,其实锂电池使用在手机上是比镍氢电池适合,但在数字相机使用上,由于数字相机对于电流量的需求相当大,加上耗电量也较手机大很多,在大电流输出这部分镍氢电池可是略胜一筹,加上镍氢电池可使用一般市售碱性电池应急,锂电除NIKON  EN-EL1 外大多没有这项福利,所以在选择数字相机时就不用一昧倾向锂电池的机种。何为电池的记忆效应      记忆效应的产生,是因为电池的使用而使电池内容物产生结晶的一种效应。通常只会发生在镍镉电池上面,而镍氢电池会发生的机率较少,如果使用锂电池则不用担心这种现象。电池记忆效应发生的原因,通常是由于电池重复地部份充电与放电不完全所致<就是电还没用完就给它充电>。这种动作会使电池暂时性的容量减小。    至于电池记忆效应如何避免呢?首先应该将电池使用到没电之后再给充电;或是在有放电功能的充电器上,先行放电<等电放完, 它会自动充电>。切勿将还有电的电池重复充电,以避免记忆效应的产生。    如果电池的记忆效应已产生,那要如何将它恢复原来的容量? 首先要将电池完全放电,必须要将电池放电约24小时,待完全放电后,再行充饱电,如此多次循环,即可恢复电池容量,除非电池已经损坏。不过,要避免此一现象产生的最佳办法,还是建议您选购镍氢电池或是锂电池。来源: 现在的手机都用锂电池了 要是谁还在卖镍氢电池的手机 一定销量不好的 不过再过几年就有燃料电池了手机用户经常有这样的烦恼,在打电话过程中突然发现没电了!这种烦恼也许过不了多久就可解决了,因为一种新的手机电池-燃料电池(Fuel cell)即将面向市场。这种电池通话时间超过13小时,待机更可达1个月,并且不用充电,只要花几秒钟换燃料即可。当然,这种电池并非新东西,早在1960年就有研究。它是将甲醇、氢、甲烷等物质发生氧化反应所产生的化学能通过电化学反应直接转化成电能。由于甲醇燃料来源丰富、价格便宜、便于携带与储存,整个电池结构简单、体积小、方便灵活,工作时间只取决于燃料携带量而不受限于电池的额定容量,可实现零排放或低排放,近年来倍受产业界的青睐。该电池不仅可用手机,亦可用于笔记本电脑、摄像机等小型民用可移动电源、传感器件,甚至是军用单兵种作战电源等,应用前景十分广阔。但在市场化过程中一直各种各样的技术问题。经过几十年的努力,该技术已逐渐成熟,各国现正在进行产业化的冲刺。来源: 如果新的锂电池第一充电  带机充个12-14小时就可以让电池真正的充满 以后就可以随便一点了 亮绿灯就好 不过记忆性还是有的 不过很少很少就是了
   一般来说新电池充电12个小时的说法,对于现在来说已经无所谓了。“新买的机器,电池在之前存放有一段时间了,其化学成分部分进入“睡眠”状态,需要若干次的充电来对其电池效应激活”这种说法其实已经无所谓了。新电池其实激不激活都可以的,因为和以前的镍氢电池不一样了,没有电池记忆效应。现在大多都应该是锂离子电池,如果放置长时间不用的话,会有锂离子睡眠的现象,需要通过激活来释放全部的锂离子,不过只要一但使用就可以激活的,新电池和普通电池一样边用边充也是可以慢慢激活的,所以大可不必听别人所说的头三次充满12个小时的说法,正常使用就可以了。
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来源:易车网
  随着时代的发展,汽车已经是日常生活的重要组成部分。在汽车的普及使大家的生活变得更加便捷的同时,也引发了拥堵和大气污染等问题。同时,不断增长的油价,也让我们在使用汽车的同时不免为了高昂的油价发愁。因此越来越多的汽车厂商致力于为消费者提供节能环保,或者说是省油的汽车产品。近年来,电动车、混合动力车、外插充电式混合动力车等各种节能新能源汽车可谓层出不穷。各个厂商、各种技术可谓各有优势。单就市场占有率而言,混合动力技术绝对是目前普及的最为成功的节能技术。
  以全球混合动力车型销量最多的为例,从1997年推出第一款混合动力量产车——以来,丰田的混合动力车型的全球累计销量已经突破了540万辆。仅去年一年的销量就突破了100万辆。
  但是这一在全世界得到普及的技术,在中国的推广似乎遇到了一些困境,虽然丰田的混合动力车型在中国国产已有几年时间,但始终处于叫好不叫座的处境。虽然比同级别车辆低将近一半的油耗很有吸引力,但是真到买车的时候选择混合动力的用户却并不多。这其中的原因很简单,就是广大用户对于汽车“谈电色变”。
  前不久针对混合动力技术做了一次市场调查,在接受调查的2100名用户中,有不少用户都认为混合动力技术不成熟、保养成本高、电池容易发生故障,甚至还有人认为混合动力车需要充电、容易发生漏电事故。其实,这些想法真是严重“冤枉”了混合动力技术。至于如何“冤枉”,我们接下来还是以混合动力销量最大的丰田为例,对各个误区进行解释。
  误区1:需要充电
  丰田的油电混合双擎动力技术的“电”不是外部充电设施“充”来的,这一点其实显而易见,因为丰田的混合动力车型根本就没有充电装置。那么“电”从何而来呢?丰田的混合动力系统在车辆不需要发动机提供很高动力的时候,发动机的一部分动力会被用来发电并存储到电池当中。而且车辆减速及制动过程中减少的动能也会被系统转换成为电能储存到电池,也就是所谓的“再生制动”。这就是油电混合双擎动力技术中“电”的来源。存储在电池中的电能,在车辆行驶过程中作为驱动力得到充分利用,即降低油耗,有提升动力。可以说,“电”在油电混合双擎动力系统内实现了循环,从而使混合动力车在不充电的情况下,有“电”可用。
  误区2:电池容易发生故障
  电池容易发生故障?那么150万公里电池无故障的事实是否能够洗清这一冤屈呢。在国外许多出租车都是混合动力车型,丰田曾经回收过许多20万公里以上的出租车,其中有的甚至超过了50万公里,这些车辆没有一辆发生过电池故障或者更换过电池。因为丰田在混合动力车型的研发之初就充分考虑到了电池可靠性和寿命的问题,将电池或车辆在各种严酷环境中进行了充分的实验,从而确保在各种实际使用环境中电池不会发生问题。全世界第一辆普锐斯出租车司机是加拿大温哥华的Andrew Grant,他2004年买了辆普锐斯做出租车,2012年这辆车“退休”时行驶里程达到惊人的150万公里,电池性能依然非常好。可谓“开到退休电池都不会坏”。
责任编辑:海纳
论坛精选内容
首先得先追朔到选车过程,选车真是个纠结的事情...
M体验日,顾名思义,就是全程体验BMW M系车,M3、M5、M6...
24小时阅读排行混合动力几大流派,电池技术哪家强?|界面新闻 · JMedia界面新闻APP文:张抗抗
9月28日晚上,本田新雅阁混动版正式上市,正在以各种姿势刷爆朋友圈。就在今年,大众、通用、宝马等,也都纷纷推出了混合动力汽车,混动似乎突然之间火了。
在纠结该不该买混动汽车之前,不妨先读读这篇纯技术文章。
混动产生了哪些流派?这真是一个大问题。个人觉得有3个角度是可以论一论&流派&的:
1)系统构型:行星齿轮派与非行星齿轮派
2)电池技术:锂电池派与镍氢电池派
3)电机技术:永磁同步派与感应电机派
本文主要从电池技术的角度来捋一捋不同的混动流派,电池技术哪家强呢?
锂电池路线vs镍氢电池路线
正如谈纯电动避不开特斯拉一样,谈混合动力的时候,也都要和丰田普锐斯进行对比。
丰田普锐斯的混动系统构型堪称完美,近20年都无需大改,沿用至今。但其在电池类型的选择上,却是另外一番景象&&丰田一直以镍氢电池为主,直至第4代普锐斯才提供了锂电池与镍氢电池两个版本,锂电池组,仅有56个Cells,而镍氢电池组则有168个Cells,因此两者在成本价格上相去不远,且输出电压也在伯仲之间,但锂电池组的重量较镍氢电池组轻了16公斤。与锂电池相比,镍氢电池有固有的劣势,可以预见到,丰田在不远的将来,将不得不转为以锂电池为主。
而作为对比的通用,则从最原始的BAS系统(皮带助力微混)到插电的沃蓝达、以及SPARK电动车,都坚决采用了锂电池路线。最近看过一篇很有意思的文章《原来特斯拉的电动车技术来自于TA》,文中讲到通用是锂电池路线的倡导者,通用EV1项目的负责人和特斯拉Roadster也颇有渊源。通用涉足电动车的历史可能要追溯到1990年(甚至更早),通用当年推出了一款电动车&Impact&,并提供给用户进行试用。
尽管该项目后来搁浅,试用的样车也被尽数回收,但是通过该项目积累了大量的电动车经验和技术,用在后续的VOLT、BEV以及BOLT上。后续从VOLT开始,大规模使用锂电池技术。即使只有0.5kWh电池的上一代君越eAssist,都采用了锂电池,要知道同时代别的微混车都在用铅酸。因此,通用在锂电池应用这一领域可谓占尽了先机,是第一个在所有从混动到纯电动都使用锂电池的厂家。可以说,通用是锂电池车用领域&第一个吃螃蟹的人&,这也是为什么要把通用单独拎出来,作为&锂电池派&的典型。
通用锂电池派与丰田镍氢电池派相比,有以下区别:
a) 能量密度:
电池的主要用途是储存能量,因此能量密度是电池的最重要参数,在这方面锂电池对比镍氢电池有较大的优势。以2012年推出的第三代普锐斯镍氢电池为例,1.3kWh容量,重量却达到53.3kg,能量密度才24.4Wh/kg;而同时代通用推出的VOLT,采用锂电池,电池包容量16kWh,重量为181.4kg,能量密度为88.2 Wh/kg,两者能量密度差了差不多4倍。通用的最新产品,BOLT使用的电池包为LG的层状电池60kWh, 435kg,其能量密度达到了138 Wh/kg,最近上市的君越混动版本,采用了第二代Voltech,使用1.5 kWh电池包,可为60kW和54kW的两个电机提供动力,功率密度可见一斑。
从这个角度来看,丰田还停留在中度混合动力的阶段,以短期降低油耗为目的,而对未来的战略并不明朗;而通用是冲着深度混合动力方向去的,甚至为纯电动做好了技术铺垫,混合动力-插电式-纯电动的技术路线已经非常明确。
b) 电池容量:
从电池容量来说,普锐斯的电池容量仅能提供不到10公里的纯电动行驶,而通用VOLT则可以提供多达60km的纯电动续驶里程。因此,丰田对于电池的思路就是辅助系统,而通用则把电池放到了和发动机同等重要的位置上。也就是说,丰田的混合动力还是以发动机为主,比如研发了阿特金森循环发动机,而通用的混合动力则把电池放在了较为重要的地位。
c) 电池管理技术水平
从技术角度,锂离子电池系统比镍氢电池系统要复杂,技术难度更大。锂电池虽然能量密度高,使用寿命长,但对温度更加敏感,需要设计复杂的热管理系统。例如,通用第二代VOLT设计了多种模式的热管理系统,可以用废热给电池加热,也可以用空调给电池冷却,设计非常节能和精妙,有效地增加了电池寿命和性能。而镍氢电池对温度敏感性较差,设计简单的热管理系统即可。另一方面,通用锂离子电池包较大(比如VOLT电池容量是普锐斯的十多倍),使用更先进的均衡技术、充放电控制技术等,使得Volt的电池组内的温度差可控制在2&C以内,有力地支持了8年的电池组寿命保证期。
通用的凯迪拉克CT6电池管理技术来源于第二代Volt电池管理的技术基础,也充分展示了在电池集成与管理方面的最高水平:由3段96S2P电池(96个电芯Cell,每个电芯包含2个电芯对Cell Pair)组成,外部由高压压铸铝板进行相应的保护,内部还包含必须的高低压线束以及散热管Thermal Plumbing,并在电芯间加入了水冷散热鳍片,模块化设计使得可以灵活配置电池组的外形与容量。
电芯间水冷散热鳍片的示意图
模块化电芯的组装示意图
多个电芯组成的电池组
作为一名工程师,在我看来,特斯拉的电池管理水平已不低,但在通用这种&老司机&炫技一般的水平看来,还是略显稚嫩。不仅特斯拉,丰田在电池管理技术上的投入也较少。锂电池派与镍氢电池派在电池管理水平上的差距,主要是由于丰田认为电池处于辅助地位,自然投入的研发成本较低,以投入性价比为主;而通用则认为电池是动力系统的半壁江山,对电池及其管理技术进行了深入研究。
不知道为什么,看到通用的双行星齿排系统与电池管理系统,令人眼花缭乱,让人感叹鬼斧神工,这总是让我想到另外两个工程师向往的企业:摩托罗拉与索尼。不管怎么说吧,这技术水平是杠杠的。
层状锂电池 vs 圆柱形锂电池
这两三年来,经常有人问,特斯拉的电池管理算法太厉害了,可以使电动汽车跑400公里,而一般的电动汽车跑一两百公里就不行了啊,那他们的电池管理算法究竟是怎么厉害的啊?
首先,必须承认把几千节电池组成电池包来用,确实挺牛的,但是特斯拉跑得远真的和电池管理算法关系不大,主要是电池塞得多&& 而这样的回答,一般都不能让提问者信服,这不得不说是特斯拉营销的成功,让普罗大众相信&算法是可以发电的&。
圆柱形电池与层状电池相比,缺点是非常明显的:
a)体积利用率:
圆柱形电池在成组时必然会比层状电池占用更大的空间,从而影响车内总体空间。
b)热管理难度:
层状电池的接触面积较大,更有利于散热和电池单体之间的热平衡,BOLT的电池包可以控制单体温差在2度之内,对电池的一致性和耐久性有很好的提高。
c)一致性与可靠性:
特斯拉Model S一共有7000多个单体,而VOLT上只用了288个,单体太多导致的失效增加以及一致性问题,可能会随着时间的推移而慢慢显现出来
事实上,特斯拉之所以使用18650电池,更多出于价格和商务而不是技术上的考虑,当时松下急于寻找合作伙伴,因此报出了低于成本的价格。而GM的全球供应商体系较为完善,话语权也较多,因此有较大的空间去选择技术上更先进的供应商。
电池路线之争的核心问题:电池安全
@叶磊 Ray 在他的回答https://www.zhihu.com/question/《为什么说特斯拉的核心优势是电池管理软件算法?》中也提到:&德国汽车企业拿他们的技术标准去套Tesla的产品,无论是设计选型还是制造工艺根本就不成熟&。
这里就要特别提到电池路线之争的核心问题:电池安全问题。别看电动汽车发展得如火如荼,在量起来后频发的着火爆炸事故有可能使这个行业倒掉;别看特斯拉如日中天,如果集中爆发安全问题引起集中召回与赔偿,企业也很难撑往住。
简而言之,安全问题就是汽车企业的黑天鹅。忽视安全问题,也许像是挣脱了枷锁,可以发展得更快,但也面临着发展道路戛然而止的风险(也可能风险未爆发,从而取得先机,这叫&机会主义路线&)。而特斯拉在这方面,不得不说是有点冒进的:
下图1是特斯拉的BMS,可以看出来左右两个接插件都不是汽车级的,中间的两个插排更像是调试接口,而不是产品,这种接口在IT上经常使用,但是能否适应车辆的恶劣环境还待考证。
图1 特斯拉BMS
图2是通用VOLT上用的BMS电路板,可以看出布局非常工整,使用的接插件都是汽车级接插件,完全可以满足车辆使用和运输过程中震动、温度、腐蚀等苛刻环境。
图2通用的BMS
使用的芯片方面,特斯拉的IT基因促使他们使用了一些IT行业的芯片,比如DSP、ARM、FPGA等。而通用则完全使用传统的汽车级芯片,单片机一般都是飞思卡尔,硬件设计满足ISO26262的ASIL C等级。
在高压安全方面,通用的方案是使用MSD(Manual Service Disconnect),就是下图这个黄色的接头,这个黄色接头可以从物理上断开电池包和外界的高压,保证维修人员的安全。所有和高压安全相关的信号,都采用了双路备份处理,甚至专门为了电池管理系统设计了双路CAN总线的冗余备份,确保高压安全万无一失。
而特斯拉则为了节约成本,省去了这个零件,而是依靠高压继电器来进行断开。这种方案,当高压继电器发生粘连故障时,无法断开,有安全方面的风险。不过考虑到特斯拉的产量一个月也就几千台,量产时间也不长,出现问题的概率也不大。而如果量上来了,那可能会遇到问题。
当然,马斯克能把火箭发上天再收回来,他对安全性、可靠性的理解也不会差。而上述的特斯拉的安全性、可靠性问题,可能只是他的一种发展策略&&既然现在只能卖几千的量,那就按照几千的量来设计安全性;当我能卖几十万辆的时候,自然会按照几十万的量来设计安全性。如果真是如此,不得不说,特斯拉还是比传统车企要灵活得多;如果不是这样,那很可能在量上来后要出问题。
在电池技术方面,包括通用在内的德美日大型传统车企,作为年销量数百万的百年老店,更加注重产品的可靠性、一致性以及耐久性。而特斯拉作为带有IT基因的新兴企业,将注意力更多放在用户体验上,其产品也未经过大量、长时间的验证。
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