如何評(píng)價(jià)充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池？
2018-6-23 15:58:11??????點(diǎn)擊：
因?yàn)榭傮w現(xiàn)在是出競(jìng)爭(zhēng)力的車是第一位的，2018-2019年是比供應(yīng)商速度和供應(yīng)的時(shí)機(jī)，而長(zhǎng)期的競(jìng)爭(zhēng)力是我們一點(diǎn)點(diǎn)需要觀察和考驗(yàn)的。先滿足這些基本的要求再來(lái)考慮別的
之前的筆記摘要：
如今選車也是選充電機(jī)充電蓄電池，如何評(píng)價(jià)一輛車?yán)锩娴某潆姍C(jī)充電蓄電池，是不是可靠、安全和耐用，這是個(gè)比較大的問題。本文在這里嘗試講這個(gè)事情，我們來(lái)談?wù)勅绾卧u(píng)價(jià)一款充電機(jī)充電蓄電池。在這個(gè)方面我們至少可以分為兩個(gè)層次來(lái)看：
1）充電機(jī)充電蓄電池單體如何？
圖1 充電機(jī)充電蓄電池與整車的關(guān)系
在篩選充電機(jī)充電蓄電池的過程中，需要綜合的把各個(gè)參數(shù)繪制成蜘蛛圖，然后根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選擇充電機(jī)充電蓄電池，來(lái)匹配整車的需求。需要重點(diǎn)說(shuō)明的是，在混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車這三個(gè)不同的分支里面，充電機(jī)充電蓄電池的特性需求是有較大的區(qū)分的。而在一類充電機(jī)充電蓄電池里面，比如純電動(dòng)汽車?yán)锩妫容^不同車企和充電機(jī)充電蓄電池生產(chǎn)企業(yè)，指標(biāo)的要求則更直觀和要求趨同。
圖2 考核充電機(jī)充電蓄電池基本性能的蜘蛛圖
1）能量密度高/功率密度高
充電機(jī)充電蓄電池的能量密度，指單位重量或者單位體積內(nèi)包含的能量；功率密度是指單位重量或者體積對(duì)應(yīng)的最大放電功率的數(shù)值。現(xiàn)在單位重量的充電機(jī)充電蓄電池能量密度已經(jīng)成為衡量充電機(jī)充電蓄電池技術(shù)先進(jìn)性最重要的指標(biāo)和補(bǔ)貼直接掛鉤。這也可以理解，車輛有限的空間和總重內(nèi)，只有通過切實(shí)降低充電機(jī)充電蓄電池包的體積和重量，才能充分發(fā)揮其運(yùn)輸特性，電動(dòng)汽車被詬病最為厲害的就是背了一個(gè)烏龜殼在跑路。
充電機(jī)充電蓄電池的能量密度與充電機(jī)充電蓄電池安全性之間，存在著一定的矛盾關(guān)系，隨著能量密度的提高，充電機(jī)充電蓄電池的安全性和安全冗余邊界是受到限制的，這時(shí)候?qū)τ谲囕v而言，需要做更多的工作。
2）充電機(jī)充電蓄電池壽命
壽命，是充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池應(yīng)用在汽車上最為關(guān)鍵性指標(biāo)之一，這主要是由于車主對(duì)于車輛的可使用年限和可行駛里程兩方面所做的考慮，根據(jù)這個(gè)要求充電機(jī)充電蓄電池的壽命可以分為包括循環(huán)壽命和日歷壽命兩個(gè)衡量。
循環(huán)壽命是指充電機(jī)充電蓄電池經(jīng)過一定放電深度的充放電循環(huán)次數(shù)后，充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部的衰減情況
日歷壽命是指隨著時(shí)間的推移，充電機(jī)充電蓄電池本身的衰減情況
這兩個(gè)參數(shù)也是充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池路線圖里面最重要的考核依據(jù)。
圖3 充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池路線圖
3）運(yùn)行溫度范圍：包括低溫性能和高溫性能，我們一般表征充電機(jī)充電蓄電池的工作溫度，而這個(gè)工作溫度與充電機(jī)充電蓄電池的功率輸出有直接關(guān)系，我們一般成為功率的Map圖。
低溫性能：是在指低溫下，充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部的鋰離子和電極材料保持較高活性，剩余容量高，放電能力衰減少，允許充電倍率大。溫度下降會(huì)使充電機(jī)充電鋰電池剩余容量衰減成加速形勢(shì)。溫度越低，容量衰減越快。低溫下鋰離子和電極活性物質(zhì)活力下降，鋰離子嵌入負(fù)極材料內(nèi)部的速率嚴(yán)重下降。超過充電機(jī)充電蓄電池允許的功率充電時(shí)，大量鋰離子堆積在負(fù)極周圍，來(lái)不及嵌入電極的鋰離子得電子后直接沉積在電極表面，形成鋰單質(zhì)結(jié)晶。
高溫性能：是指在較高溫度中，充電機(jī)充電蓄電池正負(fù)極材料，隔膜和電解液還能夠保持良好的穩(wěn)定性，在高溫下能夠正常工作，壽命不會(huì)加速衰減，高溫不容易引起熱失控事故。一般充電機(jī)充電鋰電池的最高工作溫度在50℃左右。負(fù)極表面的SEI膜在90℃左右就可以開始溶解，使得電芯進(jìn)入自生熱階段，自生熱帶來(lái)額外的溫升，這是我們引入充電機(jī)充電蓄電池管理系統(tǒng)需要做功率限制的主要原因。
接下來(lái)，我們講一下充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)，在充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)里面，則需要滿足更多的法規(guī)和企業(yè)內(nèi)部的需求。面向于統(tǒng)一的中國(guó)的認(rèn)證和統(tǒng)一對(duì)比要求的主要有以下的
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 743包括了電性能和安全性能測(cè)試項(xiàng)目，國(guó)標(biāo)則分為2組系列標(biāo)準(zhǔn)，第1組分為GB/T 31484（循環(huán)壽命）、GB/T 31485（安全性能）和GB/T 31486（電性能）；第2組為GB/T 31467.1（高功率應(yīng)用電性能）、GB/T 31467.2（高能量應(yīng)用電性能）和GB/T 31467.3（安全性能）。
GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486是由QC/T 743標(biāo)準(zhǔn)演化而來(lái)，將QC/T 743標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容重新劃分，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，制訂了更符合電動(dòng)汽車實(shí)際使用情況的三份獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
GB/T 31467系列標(biāo)準(zhǔn)則是非等效采用了ISO12405系列標(biāo)準(zhǔn)。
而下一步，以上的內(nèi)容將以強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的形式對(duì)安全性加以進(jìn)一步約束《電動(dòng)汽車安全要求》和《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄充電機(jī)充電蓄電池安全要求》
這相當(dāng)于把充電機(jī)充電蓄電池安全予以統(tǒng)一強(qiáng)制量化，設(shè)置一個(gè)基本的底線。
之前的筆記摘要：
如今選車也是選充電機(jī)充電蓄電池，如何評(píng)價(jià)一輛車?yán)锩娴某潆姍C(jī)充電蓄電池，是不是可靠、安全和耐用，這是個(gè)比較大的問題。本文在這里嘗試講這個(gè)事情，我們來(lái)談?wù)勅绾卧u(píng)價(jià)一款充電機(jī)充電蓄電池。在這個(gè)方面我們至少可以分為兩個(gè)層次來(lái)看：
1）充電機(jī)充電蓄電池單體如何？
2）充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)如何？
表1 充電機(jī)充電蓄電池需要從單體和系統(tǒng)級(jí)兩層來(lái)看
化繁為簡(jiǎn)，一個(gè)充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)在整車?yán)锩婀ぷ鳎矤可娴截?fù)責(zé)充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)與整車開發(fā)之間的匹配和協(xié)調(diào)，不過我們還是基于上面的主要目標(biāo)，評(píng)價(jià)一個(gè)充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)的主要指標(biāo)圍繞上述參數(shù)所展開。圖1 充電機(jī)充電蓄電池與整車的關(guān)系
在篩選充電機(jī)充電蓄電池的過程中，需要綜合的把各個(gè)參數(shù)繪制成蜘蛛圖，然后根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選擇充電機(jī)充電蓄電池，來(lái)匹配整車的需求。需要重點(diǎn)說(shuō)明的是，在混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車這三個(gè)不同的分支里面，充電機(jī)充電蓄電池的特性需求是有較大的區(qū)分的。而在一類充電機(jī)充電蓄電池里面，比如純電動(dòng)汽車?yán)锩妫容^不同車企和充電機(jī)充電蓄電池生產(chǎn)企業(yè)，指標(biāo)的要求則更直觀和要求趨同。
圖2 考核充電機(jī)充電蓄電池基本性能的蜘蛛圖
1）能量密度高/功率密度高
充電機(jī)充電蓄電池的能量密度，指單位重量或者單位體積內(nèi)包含的能量；功率密度是指單位重量或者體積對(duì)應(yīng)的最大放電功率的數(shù)值。現(xiàn)在單位重量的充電機(jī)充電蓄電池能量密度已經(jīng)成為衡量充電機(jī)充電蓄電池技術(shù)先進(jìn)性最重要的指標(biāo)和補(bǔ)貼直接掛鉤。這也可以理解，車輛有限的空間和總重內(nèi)，只有通過切實(shí)降低充電機(jī)充電蓄電池包的體積和重量，才能充分發(fā)揮其運(yùn)輸特性，電動(dòng)汽車被詬病最為厲害的就是背了一個(gè)烏龜殼在跑路。
充電機(jī)充電蓄電池的能量密度與充電機(jī)充電蓄電池安全性之間，存在著一定的矛盾關(guān)系，隨著能量密度的提高，充電機(jī)充電蓄電池的安全性和安全冗余邊界是受到限制的，這時(shí)候?qū)τ谲囕v而言，需要做更多的工作。
2）充電機(jī)充電蓄電池壽命
壽命，是充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池應(yīng)用在汽車上最為關(guān)鍵性指標(biāo)之一，這主要是由于車主對(duì)于車輛的可使用年限和可行駛里程兩方面所做的考慮，根據(jù)這個(gè)要求充電機(jī)充電蓄電池的壽命可以分為包括循環(huán)壽命和日歷壽命兩個(gè)衡量。
循環(huán)壽命是指充電機(jī)充電蓄電池經(jīng)過一定放電深度的充放電循環(huán)次數(shù)后，充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部的衰減情況
日歷壽命是指隨著時(shí)間的推移，充電機(jī)充電蓄電池本身的衰減情況
這兩個(gè)參數(shù)也是充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池路線圖里面最重要的考核依據(jù)。
圖3 充電機(jī)充電動(dòng)力蓄電池路線圖
3）運(yùn)行溫度范圍：包括低溫性能和高溫性能，我們一般表征充電機(jī)充電蓄電池的工作溫度，而這個(gè)工作溫度與充電機(jī)充電蓄電池的功率輸出有直接關(guān)系，我們一般成為功率的Map圖。
低溫性能：是在指低溫下，充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部的鋰離子和電極材料保持較高活性，剩余容量高，放電能力衰減少，允許充電倍率大。溫度下降會(huì)使充電機(jī)充電鋰電池剩余容量衰減成加速形勢(shì)。溫度越低，容量衰減越快。低溫下鋰離子和電極活性物質(zhì)活力下降，鋰離子嵌入負(fù)極材料內(nèi)部的速率嚴(yán)重下降。超過充電機(jī)充電蓄電池允許的功率充電時(shí)，大量鋰離子堆積在負(fù)極周圍，來(lái)不及嵌入電極的鋰離子得電子后直接沉積在電極表面，形成鋰單質(zhì)結(jié)晶。
高溫性能：是指在較高溫度中，充電機(jī)充電蓄電池正負(fù)極材料，隔膜和電解液還能夠保持良好的穩(wěn)定性，在高溫下能夠正常工作，壽命不會(huì)加速衰減，高溫不容易引起熱失控事故。一般充電機(jī)充電鋰電池的最高工作溫度在50℃左右。負(fù)極表面的SEI膜在90℃左右就可以開始溶解，使得電芯進(jìn)入自生熱階段，自生熱帶來(lái)額外的溫升，這是我們引入充電機(jī)充電蓄電池管理系統(tǒng)需要做功率限制的主要原因。
接下來(lái)，我們講一下充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)，在充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)里面，則需要滿足更多的法規(guī)和企業(yè)內(nèi)部的需求。面向于統(tǒng)一的中國(guó)的認(rèn)證和統(tǒng)一對(duì)比要求的主要有以下的
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 743包括了電性能和安全性能測(cè)試項(xiàng)目，國(guó)標(biāo)則分為2組系列標(biāo)準(zhǔn)，第1組分為GB/T 31484（循環(huán)壽命）、GB/T 31485（安全性能）和GB/T 31486（電性能）；第2組為GB/T 31467.1（高功率應(yīng)用電性能）、GB/T 31467.2（高能量應(yīng)用電性能）和GB/T 31467.3（安全性能）。
GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486是由QC/T 743標(biāo)準(zhǔn)演化而來(lái)，將QC/T 743標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容重新劃分，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，制訂了更符合電動(dòng)汽車實(shí)際使用情況的三份獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
GB/T 31467系列標(biāo)準(zhǔn)則是非等效采用了ISO12405系列標(biāo)準(zhǔn)。
而下一步，以上的內(nèi)容將以強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的形式對(duì)安全性加以進(jìn)一步約束《電動(dòng)汽車安全要求》和《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄充電機(jī)充電蓄電池安全要求》
這相當(dāng)于把充電機(jī)充電蓄電池安全予以統(tǒng)一強(qiáng)制量化，設(shè)置一個(gè)基本的底線。
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