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日志

新能源汽车电池包为什么不通用,车主怎么用电才算对?

已有 251 次阅读2024-4-10 08:18

一提起新能源车,大部分人可能知道电动汽车,实际上新能源车的种类是比较多的,这里边也包括了插电式混动汽车、纯电汽车、燃料电池汽车,其中插电混动里还包括了串联式、并联式、混联式,每种汽车都各有优缺点,今天不聊车,聊聊电池及用法。

 

首先我们要确定一个基调,就是基于电池的BMS管理系统,SOC区别,那么新能源汽车电池包就根本没办法通用,这是软件上的东西,就像不同手机里边装着不同代码一样。

再从原材料来说,新能源汽车用的铅酸电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池里边就分很多种,就像我们常见的锂电池也分锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂,其中三元锂还分为镍钴锰锂和镍钴铝锂,刀片电池是基于磷酸铁锂,弹匣电池是基于三元锂和磷酸铁锂两种材料混合。

其次就是电池的化学配比的配方,这个我皮毛都不知道,就不说了,去过电池厂的小伙伴应该会熟悉一些。

其三就是软件系统的优化和处理。

其四就是规划额定的电压及电池容量等影响,电池电压又分为额定电压、端电压、开路电压、负载电压、最高充电电压、最低放电电压,这些都对电池包的通用型造成很大影响。电池容量方面,有额定容量、可用容量、理论容量,这也是我们为什么标注续航800公里,实际跑600多的原因了,这个还跟电池活性、温度、使用效率、汽车功率、汽车能耗等等相关。

另外就是荷电状态,代表着使用一段时间或者长期搁置不用后剩余容量与电池额定容量的比值,类似于燃油车油箱内现有的油量和油箱容量的比值,在CAN总线上也是用百分比值来表示的,取值范围一般是0~1,0表示电池放电完全,没电了,1表示电池充电完全,充满了。

 

还有就是电池健康状态,也是一个“度”的问题,我们在采集数据的过程中,这个也是个百分比值,可以理解为电池当前容量与出厂容量的百分比。这是一条很重要的数据,无论是做电池评估、电池健康状态检测、电池回收、梯次利用等等,都会涉及这条数据,在CAN网络上,这条数据基本是明文,破解拿个数据倒是很容易,关键就是车型太多了。

 

加上放电深度,就是电池的放电量与电池额定容量的比值,和上述的0~1类似,也是用百分比来表达,但是超过80%的电量,此时就算是深度放电了,这里有细微区别,电池也会被保护板保护起来,不能过充或者过放。

不同的车型电池能量不一样,电池的密度不一样,这个主要体现在单体电芯上,比如有单体最高电压、最低电压、最高电流、最低电流、电阻,数百个单体,还有电池的热管理系统、电池管理系统、高低压回路、各种加强结构、重量都影响着下一条要说的电池效率。

 

电池效率容易理解,就是充放电过程中能量的转换效率。电池越健康,效率越高,电池越不健康,效率越低,这里有两类:容量效率是电池放电时候输出的容量与充电时输入的容量的比值,能量效率是指电池放电时输出的能量与充电时输入能量的比值。当电池经过多次循环充放电后,电池效率会越来越低,然后,就出现充电时间短、续航短的问题。用一块海绵来举例,充电就是海绵吸水,放电就是海绵挤水,理想状态下,这个数据大抵能保持一致,但是海绵使用一段时间后,海绵恢复形变的能力有些衰减,以至于后边,吸水量和排水量大不如从前。

这个时候就跳出来个东西,叫电池寿命。也就是从出厂到电池寿命结束全村吃席这段时间,一般汽车用的锂电池的日历寿命为5—10年,哪怕平时使用不频繁,一年开个4000来公里,使用到5—6年的时候,总里程虽然只有2万公里,但是电池容量一样有可能衰减到70%。

像极了我们这些吃货购买的食物,假设保质期是一年,无论你吃不吃,吃多少,超过保质期就不能食用了。车厂才不会蠢至把这个数值公布出来,要不然,车不好卖了,他们能公布的只有循环寿命。一个循环的定义是完成一次满充+满放,但是我们要略懂的,都不要这么去操作,做到浅充浅放,这样才能使得锂电池更耐用。车厂的NEDC续航里程都是按照循环次数来算的,比如600KM/次*2000次循环=120万公里,然后车厂号称告诉你能跑120万公里,看完上述的,你觉得你信吗?

嗯,不信就对了,我们买了车得开吧,开一段时间后,电池的一致性又会出问题,比如电压一致性、电池容量一致性、内阻一致性、温升的一致性。这里要引入一个理论叫木桶理论,最差的那个单体电池的容量决定了整个电池组的能力,为了提升单体电池的一致性,可以从筛选、热管理、均衡等多个角度优化设计,这里又产生出新的不同。

 

开车停车听歌吹空调看导航都得用电了,比如大灯延时关闭,自动锁车后关闭车窗车灯雨刷,TBOX进入到待机或者休眠状态。这些个乱七八糟的还存在电池消耗,电池本身自己也有自放电,包括了物理放电和化学放电,物理放电的充电能得到补偿,化学自放电的,就是不可逆的,这个容量的缺失,到了一定程度,可以通过更换新能源整车电池包来解决(换新)。因为化学自放电的包括了正极与电解液、负极与电解液、电解液杂质、造成时杂质造成的微短路集中不可逆反应。

再到各个厂家电池包外轮廓受限于车身结构,每个厂家结构不同,电池包的尺寸就没办法统一了,电池包的容量会影响到空间、成本、安全、性能等多个方面,每个厂家电池包的容量也不一样,你看原来哪些小小个的续航200公里的,跟骗子有啥区别呢?现在都是大屁股,宽底盘,续航动不动就干到1500公里,上马路牙子也是轻轻松松的事。

哦,不能上马路牙子,因为要考虑碰撞的要求,碰撞的时候,传力路径不同,电池包与车身连接关系也不一样,安全策略也不同,电池包应用的结构设计也不同,那就让他们继续不同下去吧。

 

汽车电池包的不同,是没办法解决的,看了上边的,我们就应该了解和熟悉,这就是个死循环的东西,条条大路通罗马,罗马未必通条条大路。就像我们解码特斯拉的BMS电池包数据,碰到的车型、电池数据复杂程度都不同。造车的公司都看特斯拉,学习特斯拉,特斯拉都已经开源了,你也抄不了啊,你抄得了的,价格也做不了。有点像可口可乐把配方给你,你也干不了可口可乐的事一样,但这并不说明我们的研究就没有意义,虽然是辛苦一些,每天都趴车里,但是所有的数据不都是积累出来的么?

再回到镍铬电池,最原始的应用形态就是我们的手机电池,扣出来的那一小方块,镍铬电池具有“记忆效应”:反复充电,但是不充满,会导致寿命衰减,所以,保护手机的方式是充满、放净。但是锂电池不存在这种效应,可以随充随放,这也是为啥,“汽车要浅充浅放”的做法了,电车朋友们,到了剩余25%左右,我们一起加电。

这些,希望对广大车主和企业有点用,最近关于新能源电池数据需求的客户,应用不同的领域的有点多,希望我这么一通解释,小伙伴能明白每个车都不一样,这个就没白写了。

 

 

 

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