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为什么电动汽车电池不做成一块

发布时间:2022-04-09 22:54:00

1、新能源汽车的电池为什么不做成分体的

电动汽车而言,电池是核心技术。目前没有统一标准,是因为这项技术还没有普及到人人都能生产出同质化产品的程度。各个厂家采取的技术路线,专利保护范围都不一样。比如,日产、NEC用的是锰酸锂,三菱、汤浅、Litcel用的是磷酸铁锂。同样是磷酸铁锂,为了规避德州大学的专利,索尼采用的是不同的橄榄石结构,否则就是侵权。即使是同样的技术路线,生产出来的产品也是千差万别。你觉得汤浅的磷酸铁锂跟比亚迪的磷酸铁锂质量能一样么?当然,我并不是说比亚迪的产品不好。相反,汤浅的产品反倒出现过严重事故。

此外,电池的一致性也是个大问题,电池的管理也是核心技术,比如Tesla搞的那个变态的几千节18650电池的BMS系统,就不会有几个车企效仿,连丰田都中断了与Tesla的合作,因为Tesla的解决方案太过于疯狂,完全不适合大规模制造。

所以,不要天真的以为电池会出现统一标准,这是动力电池,不是PC。既然不会有统一标准的电池,自然不会有什么真正意义上的快速装卸、车电独立的电池出租行业。

当然,业内也不是没有搞车电分离的车企,比如日产聆风,浙江众泰xxxx都搞过车电分离,但也就是在封闭体系里搞一搞,成不了气候。

电池行业离兼容开放还有十万八千里的距离,比燃料电池车的普及还遥远。【第一电动网提供】

2、72伏和64伏电池,为什么不做成一个整体呢?为什么是单独的一块块的,组装5块,6块的,为什么这样?

电池在世界电工技术规范中规定,电池的单元格伏数约定2伏。一个电池6个单元格串联12伏,这是标准参数。这种电池技术非常成熟与完善,得到全世界公认。

所以,72伏和64伏电动车电池没有做成一个整体。假如做成一个整体,就没有了标准,电池就会乱套。

3、为什么特斯拉汽车不用容量更大的单体电池做电池组?

这个在很多人看来是不能理解的,用7000多节电池装在一起会是多么的麻烦!但是我们能想到的问题在电动汽车的设计环节工程师们也都想到了。 

不仅是特斯拉用着7000多节小电池。国内的主要电动车生产企业,国际上的电动车都是采用的小电池模式。 其实从数学的角度来讲就是容错率,如果是用一块大的电池一旦电池故障整个车就趴窝了。而如果采用7000多节小电池,那么7000多节电池中间坏了那么个几节也是不影响电动车行驶的。如果是一节大电池坏了那也就坏了,容错率就极低。如果是7000多节小电池,即使坏上那么一节,汽车仍然还是可以正常行驶的。 

特斯拉技术比较先进,自身采用的是松下的18650电池,而且采用的是多路并联的电池链接模式。这种模式比较考验整车的电池管理和热管理系统国内几乎所有的车企,因为技术不过关都采用的串联电池链接模式。 还有就是如果是一块电池坏了换起来会非常麻烦,电动车的电池重达900多公斤。而如果是小电池更换起来就会非常简单方便了 .

最后还有一点就是,如果是一块电池那么放电充电都是这一块电池进行,这样会影响电池的寿命,而7000多节电池通过动力管理软件可以实现合理的放电,可以减轻每个单元的压力有利于延长电池的使用寿命。 我们的一般家用电动车现在主要用的是三元锂电池,三元锂电池的优点是储能大,现在国内主要用的是NCM523,特斯拉用的松下的18600是NCM811,储能更大更多,但是也有一个问题是储能越大散热问题就越严峻。国内不用811的原因就是热管理不过关还不能大规模使用,所以大部分都还在用523。但是如果都做成1个大电池散热问题谁也解决不了,所以这个也是不用大电池用N节小电池的原因了。

4、动力电池为啥非要小电芯成组,不直接做大电池续-来自大家的想法

在前几天的一篇文章中,我们简单地探讨了一下“动力电池为啥不直接做个大的,而要用很多小的组起来”的问题,详见以下超链接:

动力电池为啥不直接做个大的,而要用很多小的组起来

在文章中,我们给出了一种解释,那就是电动汽车的驱动电机需要一定的功率(常见的在30-100KW左右)才能驱动电动汽车正常行驶,而功率P=UI(电压*电流),为了避免驱动电流太大,导致车辆的电线又粗又硬,所以动力电池一般提高电压,来降低电流,在电压和电流之间做一个折中的选择。现实中,一般电动汽车的动力电池设计电压为300-400V左右。

GBT31466电动汽车高压系统电压等级规定

以一个功率80KW的车计算,当动力电池电压为100V时,所需要的电流大小约为I=P/U=80*1000/100=800A

铜导线载流量之设计规范

按电工相关设计规范,取铜导线每平方mm的载流量为5A,那么所需的电线导体的截面积为S = I/5 = 800/5 = 160平方毫米,查得某新能源汽车专用XLPE屏蔽电缆的供应商数据手册,可以看到其能提供的最大的规格为120平方毫米,真是尴尬。其实即便有这样的电线,也会又粗又硬,在电动汽车上根本没法使用。同时,电线所使用的铜也是属于贵金属,成本高昂,另外就是这么大的电流,会导致整个回路中的元器件都得把电压等级提升一个档次,成本再次提升。不仅如此,由于电流太大,根据I*I*R的原理,线路中的损耗也会大幅提升,转变成热量。

而当动力电池的电压串到360V左右后,同一款电动汽车相同输出功率时,所需要的电流约为I=P/U=80*1000/360 = 222A,同样按照5A每平方毫米的载流计算,所需要的电线截面积为222/5 = 45平方毫米。根据该供应商的数据,45平方毫米的电力电缆属于中等水平,既不是太大,也不会太小。

顺便说一句,如上图所示为电动汽车中常见的动力线,一般车企都会使用屏蔽线,即在电线的绝缘和护套中用一层编织网将铜导线包起来,类似于闭路线的结构,电磁辐射既进不去也出不来。而电动汽车的动力电池、驱动电机、电机控制器等一般也是采用金属作为外壳的,可以完全隔绝电磁辐射的泄漏,因此我们现在担心电动汽车的电磁辐射伤害人体一般是多此一举的。

电动汽车用屏蔽电缆

回到正题,无论是从降低成本还是安全等角度考虑,电动汽车的动力电池提高电压是很有必要的,然而动力电池由于材料的限制,导致每一节电池的电压是有限的,即使增大电池的体积到液化煤气罐那么大,每节电池的电压是不变的,只是电池的电量变多了。因此,在实务中,动力电池都是由很多的电芯经过串并联组合而成的,像搭积木一样,由小的单颗电芯,成组成大的动力电池总成。

很多朋友在看过“动力电池为啥不直接做个大的,而要用很多小的组起来”这篇文章以后,也发动起自己的脑筋,提出了一些其他的意见,下面将比较热的几个话题整理给大家,供大家进一步思考和讨论。

1 串联是为了升压,并联是为了充电更快

动力电池实际上有串联也有并联,上面的解释只说明了串联的原因,而没有解释为何要并联。

按理说,用一些大电池直接串联就行,而无需并联,但之所以还需要并联,应该是为了充电更快。

充电更快

2 小电池是为了标准化降低成本,也提升成组灵活性

用小电池是因为小电池已经是产业化了,成本容易压缩,竞争更有优势。同时小电池可以组成各种形状,大了之后会受到很多限制。

成组形状更灵活

3 并联可以解决故障率高问题,屏蔽小的故障电芯就行

如果直接用大单元电池串联,由于电池的一致性和良品率原因会使最后的组故障率很高,上百串的电池中只要有一个电池出现问题就会影响整个电池组故障。而采用并联,则可以在某一并出现故障以后将其屏蔽,保证整体电池组正常使用。

将故障的电芯屏蔽

上面三个话题受到的争议最大,也特别有意思,在后面的文章中,我们将会一个问题一个问题的来分析,看看大家的想法是否一致,谁讲得又更有道理。

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本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

5、电动车可以多加一个电池吗?

不可以的,在一定的电压系统中,电动车不能加电瓶变更了电池组电压,会烧坏电机的。
电动车动力系统是由电池、电机、电控、电油门以及充电器组成的,设计时系统电压和功率是相互匹配的,比如电池是48伏电源,电控也是48伏的,电机、充电器等都是。仅仅加上电池,电压高了,就会影响到其它电器的安全,容易造成损坏或起火。充电器也是根据选用的电池单独设计的,充电电压和充电模式专用,不可以随便代用。

6、为什么电动车要几个电池加起来。做成一个不行吗

这个不是技术问题,是成本和市场的问题。现在电动车有36V、48V、60V、64V、72V、80V等等的,做一种规格就要一条生产线,如果你是电池厂老板你做哪种规格?单做一种规格你的市场就很小,每种规格都做你要多大成本?再说做成一个又笨又重,力气小点根本就扛不动。

7、能否用把一块电池分成很多块小电池的方式,来缩短电动汽车电池的充电时间?

我以前也这么想过,理论上是可以的。
如果单块电池电压够高的话,那就让100块电池并联供电,充电时并行充电,可以缩短充电时间为原来的1%。
如果单块电池电压较低,那就让100块电池串联供电,充电时再分开并行充电,这样也能缩短充电时间为原来的1%。
当然了,相应的充电桩的功率也得调大,电池的散热问题也要解决,不能把电池放的太密集,或者用水冷,不过这都是小问题了。

8、电动车电池为啥不能做得更大一些

这是电池里化学反应限制决定的。一是超过一定大小,化学放电不受控制,乱放电会起火的;二是电池电压就几伏,大了也不变,电压不够,必须多个电池串联增加电压。现在像特斯拉正在想办法增大点电池,大一点就能实现更大的能量密度,但是难度也很大!

9、国产电动汽车为什么不腾出一点空间多加一组电池来提高续航能力?

我们先来分析一下电池,A代表容量,就是装电的多少;V伏代表动力,就是你电池所能提供的动力。理论上来说,电池的A越大,跑的越远,V越大,动力越强。那么,事实真的如此吗?

从电池方面解释:电动车一般有4组电池构成,如果新加的一组和原来的某一组并联,那么充电时,其它电池组充满了,而并联的那一组会充不满,再充电,则其它的电池会过充造成电池损坏,放电时也会损坏,所以不可以新加的电池和原来的某一组并联。

如果新加的电池组和原来的电池串联,则总电压升高了,可能会超出电机的承受功率而导致电机损坏,控制器也会损坏,这就意味着电机和控制器也需要更换成对应的级别。

另外需要注意的是,一般来说,电机转速高了,对轴承等部件都相当于做超负荷耐久试验,这样对寿命和安全性大有影响。另外如果电线发热,说明电流比原来大了,一般不同线径的电线的最高通过电流是不同的,细线通过大电流是不安全的。

其实,电动车动力系统是由电池、电机、以及充电器组成的,设计时系统电压和功率是相互匹配的,比如电池是48V电池,电机、充电器等都是。仅仅加上电池,电压高了,就会影响到其它电器的安全,容易造成损坏或起火。而如果你选择在其中一块电池上并联一块电池,作用也不明显。因为在电路中,任何一个地方的电流都是相等的。其中一块电池并联,这只电池的输出能力是大了一倍,但其它的电池却不能输出相同的电流,所以没有用。

总之,电动车如果想私自多加一块电池是不可取,因为一旦处理不好,很容易烧坏其他配件。如果觉得电池不耐用,建议还是选择更换新电池。


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