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電動車的動力電池 和我的iPhone X有啥區別

2018-07-31 16:40:36 搜狐汽車  點擊量: 評論 (0)
為什么新能源車的動力電池要做成超大號的電池包才能被裝到車里?難道一節南孚不夠嗎?Part1:從小時候玩的四驅車說起像我們小時候玩的四驅車

雪佛蘭Volt水冷式動力電池,散熱效果比直接拿嘴吹(風冷)好得多,也是目前主流的散熱方案

以雪佛蘭2016年推出的Volt插電混動版車型為例,水冷板起到的作用和用嘴吹iPhone背面是一樣的。只不過,這其中有一個效率的問題。

電動車的動力電池 和我的iPhone X有啥區別

還有一種比較笨的辦法是直接用嘴吹——也就是自然風冷

目前,動力電池主流的散熱系統共分為兩大技術流派,一種是前面介紹過的液冷結構,一種是借助風扇和自然撞風降溫的風冷結構。當然,還有一些“撈偏門”的冷卻方案,比如寶馬不久前退市的530Le插電式混動轎車就將空調的制冷系統引入了動力電池之中,這樣一來既精簡了汽車上的配件冗余,又節省了成本、降低了整備質量。不然,采用水冷方案的話,電池包附近還要多出來一個水泵和一個散熱器。

液冷效率高,但一旦泄露整個電池組都有損壞的危險;而風冷成本低,在電池容量不大(換句話說就是續航里程不多),電機功率也不大(換句話說就是沒什么動力需求),駕駛習慣不激烈(說白了就是純家用)的情況下,風冷能有效地把售價拉下來,更親民一些。

三、電池壽命:電動車10年左右 手機2年上下

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電池壽命是購買新能源車,尤其是純電動車型的朋友們心里最繞不過去的疙瘩之一。畢竟和iPhone一樣,汽車上的動力電池組也是有壽命的。

一般,我們以儲電性能衰減到80%為基準,判斷一塊電池有無繼續使用下去的必要。

妥善充電的iPhone X電池可在500次循環后仍保持原始電池容量的80%,按照一天一充來算,能用2年左右,2年以后要么換手機,要么換電池,符合“奸商”們的賺錢需求。而如寧德時代等一線大廠出品的電芯則能達到4000-5000次的循環壽命。

5000次是一個什么概念?假如你每天都恰好把電用光再把電充滿,日復一日不叫苦叫累的話,電池組的壽命可達10年以上,怪不得北汽可以給出8年或15萬公里質保的時候一點兒都不帶慫的。

如果說電動車的動力電池組是姚明,那么手機用的電池則差了無數個郭敬明的距離。

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光是以上三點,就足以說明手機電池和汽車動力電池組完完全全是兩個數量級的產品。無論是千倍級的儲電能力,還是大到必須強制散熱的發熱能力,亦或是對使用壽命和衰減速度的嚴苛要求,都決定了汽車用動力電池在iPhone X面前是神一樣的存在。

然而,手機電池和汽車動力電池最大的差距還不止是上述三點那么簡單,事實上手機電池的作用僅僅相當于汽車動力電池中的一個單體電芯,是組成動力電池組最小的一份子。

汽車的動力電池組其實就是一套有序安放數千個單體電芯,并且保證其安全運行的豐巢式公寓。汽車動力電池不僅要令每一個單體電芯都處在最佳工作狀態,還要協調它們之間的充放電關系和體質,這樣才能最大程度的延長整個電池組的壽命,發揮循環充電的作用。

如此一來,電池組的體積就成為了一個不得不面對的問題,其也帶來了以下兩點主要的差異:

一、單體電芯:電動車往往“集團軍”作戰,而手機喜歡單打獨斗

大多數手機的電池都只有一個電芯,就算多,最多也不超過兩個,畢竟手機的大小有限,每一個電芯我們稱之為一個Cell。如果你外掛了與手機殼一體的備用電芯,那當我什么都沒說。

由于都是鋰電池,所以iPhone X電池的電壓和汽車動力電池單個電芯的電壓基本是一致的,都在3.7V左右,滿電狀態下可達到4.2V,但這么低的電壓是無法用來驅動電機的啊,就算可以驅動,那么想必電機輸出的馬力也不會太大,你總不想滿大街的電動車都慢得像自行車一樣吧。

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串并聯是實現“人多力量大”的必經之路

要想讓電機發揮威力,我們必須將整個電池組的輸出電壓提上來,最好的辦法就是初中物理課本上教會我們的串并聯。

一般來說,汽車動力電池的輸出電壓在450V以內,那就是約110個Cell串聯起來才能形成的電壓,但是這么多個Cell總不能像我們初中時學過的簡單串聯連接在一起吧,否則光用來連接它們的導線就能能繞地球一圈了。

于是,就有了模組(Module)這個概念。就像組長、班長、小隊長一樣,每12個或14個Cell被編為一個Module,然后每個Module都肩負著充放電、并及時向上級領導匯報工作的任務,人多力量大。那么所有的Module都要向誰匯報工作呢?

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BMS電池管理系統

所有Module的頭兒叫BMS電池管理系統(Battery Management System),其實在實際的量產車中BMS可不像上面圖中幾個小盒子那么簡單,而是“下設了一系列辦公機構”分工協作,每個辦公機構都有自己的職責范圍——他們不僅要照顧好每一個Module都健健康康地吃喝拉撒,還要負責協調表現好的Module(性能正常)和表現不好(出現過放、過充或損壞等問題)的Module的關系,以免出現木桶效應。

電動車的動力電池 和我的iPhone X有啥區別

木桶效應大家應該都知道,咱們就不啰嗦了。串并聯連起的Cell就像上圖中的木桶一樣,如果某一個Cell的性能下降了,那就會影響整個電池組的儲電和放電性能。BMS電池管理系統最大的用處便是解決這一問題,順便說一句,動力電池的木桶效應也是目前國內外一線電池大廠最難克服、也最急需克服的核心問題。

如果一個Cell出現了問題,那么BMS一般將通過主動平衡或被動平衡兩種辦法來平衡不同Cell之間的性能,目的是讓性能優秀的電芯多充電或多放電來彌補出問題電芯的缺口,以實現整體性能的最大化。但如果某一個Cell天生體質太差,那么也將無濟于事了。

二、電池的工作環境:電動車比手機惡劣得多,但也矯情得多

一到冬天,無論是哪家品牌的車在續航里程上都會多多少少的出現明顯的衰減。說明什么?汽車動力電池對于工作環境,尤其是溫度的要求十分苛刻(防水倒還在其次)。

電動車的動力電池 和我的iPhone X有啥區別

與iPhone X -20°到60°的工作溫度相比,純電動汽車最適宜的工作環境只有0-30°的范圍內,過熱過冷都不行。

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別克Velite6動力電池組內部的加熱器

過熱的話,我們可以拿水泡(水冷)、用嘴吹(風冷),而太冷的話就只能靠電池組內部的加熱器來讓電池盡快暖和起來了。

所以說,汽車的動力電池是需要一個理想的環境才能發揮最大性能的,而不是像手機那樣,用個一兩年就該換了。介紹完這些,你大概就能明白iPhone X的電池和汽車的動力電池組差得有多大了吧!

總結

一個是讓你痛痛快快用兩年就換下一個,還買這個牌子;另一個是讓你痛痛快快用很久,然后給孩子買這個牌子。

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責任編輯:繼電保護

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