dcxp
-
爲什麽FPV電池爆發力這麽強勁？
2024/10/11
在無人機競速與第一人稱視角(FPV)飛行的世界裏，每一毫秒的響應速度、每一次精准的控制操作，都是決定勝負的關鍵。而在這場速度與激情的較量中，FPV電池作爲...
news
-
電池監測分流器是什麽？有哪些功能？
2025/02/11
第一：电池监测分流器简介 随着能源系统变得越来越复杂精密，对精确的电池监测的需求比以往任何时候都更为迫切。无论是在可再生能源系统、电动汽车(EVs)、工...
電池技術哪個品牌強？
就在今年，大衆、通用、寶馬等，也都紛紛推出了混合動力汽車，混動似乎突然之間火了。在糾結該不該買混動汽車之前，不妨先讀讀這篇純電池技術文章。混動出現了什麽流派？這真是一個大問題。個人覺得有3個角度是可以論一論“流派”的：
1)系統構型：行星齒輪派與非行星齒輪派
2)電池技術：锂離子電池派与鎳氫電池派
3)電機技術：永磁同步派與感應電機派
本文重要从電池技術的角度来捋一捋不同的混动流派，電池技術哪家强呢？
锂離子電池路線vs鎳氫電池路線
正如談純電動避不開特斯拉相同，談混合動力的時候，也都要和豐田普銳斯進行比較。
豐田普銳斯的混動系統構型堪稱完美，近20年都無需大改，沿用至今。但其在電池類型的選擇上，卻是另外一番景象——豐田一直以鎳氫電池为主，直至第4代普锐斯才供应了锂離子電池与鎳氫電池两个版本，锂離子電池组，仅有56个Cells，而鎳氫電池组则有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，但锂離子電池组的重量较鎳氫電池组轻了16公斤。与锂離子電池相比，鎳氫電池有固有的劣势，可以预见到，丰田在不远的将来，将不得不转为以锂離子電池为主。
而作爲比較的通用，則從最原始的BAS系統（皮帶助力微混）到插電的沃藍達、以及SPARK電動汽車，都堅決采用了锂離子電池路線。最近看過一篇很有意思的文章《原來特斯拉的電動汽車技術來自于TA》，文中講到通用是锂離子電池路線的倡導者，通用EV1項目的負責人和特斯拉Roadster也頗有淵源。通用涉足電動汽車的曆史可能要追溯到1990年（甚至更早），通用當年推出了一款電動汽車“Impact”，並供應給用戶進行試用。
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汽车相关相关经验和技术，用在后续的VOLT、BEV以及BOLT上。后续从VOLT开始，大规模使用锂离子電池技術。即使只有0.5kWh电池的上一代君越eAssist，都采用了锂離子電池，要了解同时代别的微混车都在用铅酸。因此，通用在锂離子電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離子電池的厂家。可以说，通用是锂離子電池车用领域“第一个吃螃蟹的人”，这也是为何要把通用单独拎出来，作为“锂離子電池派”的典型。
通用锂離子電池派与丰田鎳氫電池派相比，有以下差别：
a)能量密度：
电池的重要用途是储存能量，因此能量密度是电池的最重要参数，在这方面锂離子電池比较鎳氫電池有较大的优势。以2012年推出的第三代普锐斯鎳氫電池为例，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，采用锂離子電池，电池包容量16kWh，重量为181.4kg，能量密度为88.2Wh/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138Wh/kg，最近上市的君越混动版本，采用了第二代Voltech，使用1.5kWh电池包，可为60kW和54kW的两个电机供应动力，功率密度可见一斑。
從這個角度來看，豐田還停留在中度混合動力的階段，以短時間降低油耗爲目的，而對未來的戰略並不明朗；而通用是沖著深度混合動力方向去的，甚至爲純電動做好了技術鋪墊，混合動力-插電式-純電動的技術路線已經非常明確。
b)電池容量：
從電池容量來說，普銳斯的電池容量僅能供應不到10公裏的純電動行駛，而通用VOLT則可以供應多達60km的純電動續駛裏程。因此，豐田有關電池的思路就是輔助系統，而通用則把電池放到了和發動機同等重要的位置上。也就是說，豐田的混合動力還是以發動機爲主，比如研發了阿特金森循環發動機，而通用的混合動力則把電池放在了較爲重要的地位。
c)電池管理技術水平
从技术角度，锂離子電池系统比鎳氫電池系统要复杂，技术难度更大。锂離子電池虽然能量密度高，使用寿命长，但对温度更加敏感，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，有效地新增了电池寿命和性能。而鎳氫電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，通用锂離子電池包较大（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。
通用的凱迪拉克CT6電池管理技術來源于第二代Volt電池管理的技術基礎，也充分展示了在電池集成與管理方面的最高水平：由3段96S2P電池（96個電芯Cell，每個電芯包含2個電芯對CellPair）組成，外部由高壓壓鑄鋁板進行相應的保護，內部還包含必須的高低壓線束以及散熱管ThermalPlumbing，並在電芯間加入了水冷散熱鳍片，模塊化設計使得可以靈活配置電池組的外形與容量。
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。锂離子電池派与鎳氫電池派在电池管理水平上的差距，重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。
不了解爲何，看到通用的雙行星齒排系統與電池管理系統，令人眼花缭亂，讓人感歎鬼斧神工，這總是讓我想到另外兩個工程師向往的公司：摩托羅拉與索尼。不管怎麽說吧，這技術水平是杠杠的。
层状锂離子電池vs圆柱形锂離子電池
這兩三年來，經常有人問，特斯拉的電池管理算法太厲害了，可以使電動汽車跑400公裏，而一般的電動汽車跑一兩百公裏就不行了啊，那他們的電池管理算法究竟是怎麽厲害的啊？
首先，必須承認把幾千節電池組成電池包來用，確實挺牛的，但是特斯拉跑得遠真的和電池管理算法關系不大，重要是電池塞得多……而這樣的回答，一般都不能讓提問者信服，這不得不說是特斯拉營銷的成功，讓普羅大衆相信“算法是可以發電的”。
圓柱形電池與層狀電池相比，缺點是非常明顯的：
a)體積利用率：
圓柱形電池在成組時必然會比層狀電池占用更大的空間，從而影響車內總體空間。
b)熱管理難度：
層狀電池的接觸面積較大，更加有利于散熱和電池單體之間的熱平衡，BOLT的電池包可以控制單體溫差在2度之內，對電池的一致性和耐久性有很好的提高。
c)一致性與可靠性：
特斯拉ModelS一共有7000多個單體，而VOLT上只用了288個，單體太多導致的失效新增以及一致性問題，可能會隨著時間的推移而慢慢顯現出來
事實上，特斯拉之所以使用18650電池，更多出于價格和商務而不是技術上的考慮，當時松下急于尋找合作夥伴，因此報出了低于成本的價格。而GM的全球供應商體系較爲完善，話語權也較多，因此有較大的空間去選擇技術上更先進的供應商。
電池路線之爭的核心問題：電池安全
@葉磊Ray在他的回答《爲何說特斯拉的核心優勢是電池管理軟件算法？》中也提到：“德國汽車公司拿他們的技術標准去套Tesla的産品，無論是設計選型還是制造工藝根本就不成熟”。
这里就要特别提到電池路線之爭的核心問題：電池安全问题。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，假如集中爆发安全问题引起集中召回与赔偿，公司也很难撑往住。
簡而言之，安全問題就是汽車公司的黑天鵝。忽視安全問題，也許像是掙脫了枷鎖，可以發展得更快，但也面對著發展道路戛然而止的風險(也可能風險未爆發，從而取得先機，這叫“機會主義路線”)。而特斯拉在這方面，不得不說是有點冒進的：
特斯拉的BMS左右兩個接插件都不是汽車級的，中間的兩個插排更像是調試接口，而不是産品，這種接口在IT上經常使用，但是能否適應車輛的惡劣環境還待考證。
通用VOLT上用的BMS電路板出布局非常工整，使用的接插件都是汽車級接插件，完全可以滿足車輛使用和運輸過程中震動、溫度、腐蝕等苛刻環境。
使用的芯片方面，特斯拉的IT基因促使他們使用了一些IT行業的芯片，比如DSP、ARM、FPGA等。而通用則完全使用傳統的汽車級芯片，單片機一般都是飛思卡爾，硬件設計滿足ISO26262的ASILC等級。
在高壓安全方面，通用的方法是使用MSD（ManualServiceDisconnect），就是下圖這個黃色的接頭，這個黃色接頭可以從物理上斷開電池包和外界的高壓，保證維修人員的安全。所有和高壓安全相關的信號，都采用了雙路備份處理，甚至專門爲了電池管理系統設計了雙路CAN總線的冗余備份，確保高壓安全萬無一失。
而特斯拉則爲了節約成本，省去了這個零件，而是依靠高壓繼電器來進行斷開。這種方法，當高壓繼電器發生粘連故障時，無法斷開，有安全方面的風險。不過考慮到特斯拉的産量一個月也就幾千台，量産時間也不長，出現問題的概率也不大。而假如量上來了，那可能會遇到問題.
當然，馬斯克能把火箭發上天再收回來，他對安全性、可靠性的理解也不會差。而上述的特斯拉的安全性、可靠性問題，可能只是他的一種發展策略——既然現在只能賣幾千的量，那就按照幾千的量來設計安全性；當我能賣幾十萬輛的時候，自然會按照幾十萬的量來設計安全性。假如真是如此，不得不說，特斯拉還是比傳統車企要靈活得多；假如不是這樣，那很可能在量上來後要出問題。
在電池技術方面，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，更加重视产品的可靠性、一致性以及耐久性。而特斯拉作为带有IT基因的新兴公司，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。
上一篇: 梯次動力锂電池化身“汽車充電寶”好不好？
下一篇: 鈉離子電池被看好的原因
粵ICP備11041765號-6