新能源汽車鎳氫電池組充放電特點分析
鎳氫電池相對于鋰電池更適合目前技術(shù)條件下的汽車使用,因此應(yīng)用范圍比較廣,鎳氫電池在日常生活中的表現(xiàn)常常不盡如人意,但應(yīng)用在新能源汽車上后,由于科學(xué)充放電管理使鎳氫電池的劣勢逐步消除,優(yōu)勢體現(xiàn)明顯。
一、鎳氫電池國內(nèi)發(fā)展概況
鎳氫電池是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池,具有高能量、長壽命、無污染等特點。我國是在八六三計劃“鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化”項目的推動下,鎳氫電池才逐漸發(fā)展起來的。目前,一汽、二汽、長安、奇瑞等主機(jī)廠生產(chǎn)的HEV均采用鎳氫電池。
二、國外發(fā)展概況
美國、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)把鎳氫電池的技術(shù)成熟的應(yīng)用在了很多新能源車上。電動汽車的最大市場在美國,約占64%,日本約占21%,歐洲約占6%。現(xiàn)在新能源電動汽車電池使用情況是鎳氫動力電池約占市場份額的75%。日本是目前國際上新能源汽車及動力電池研究和應(yīng)用最先進(jìn)的國家,鎳氫電池于1988年進(jìn)入實用化階段,1990年在日本開始規(guī)模生產(chǎn),此后產(chǎn)量成倍增加。目前在日本,三洋、松下和東芝形成了三足鼎立的局面,所占市場份額分別為40%、30%和20%,生產(chǎn)能力已達(dá)到1500萬只/月。
國外研制新能源車用高功率鎳氫電池的公司主要有日本三洋電機(jī)株式會社、松下EV電池公司、美國的Cobasys公司、德國的Varta公司和法國的Saft公司等。主要的電池供應(yīng)商是三洋電機(jī)株式會社和松下EV電池公司。另外,日本的蓄電池公司、古河電池公司、東北電力公司、湯淺公司及韓國現(xiàn)代汽車公司等都在進(jìn)行積極開發(fā)。
三、當(dāng)前汽車鎳氫電池的使用情況
十多年前的本田Insight和豐田普銳斯作為新能源車兩種混動形式的代表,相繼進(jìn)入汽車市場時,人們對于發(fā)動機(jī)與電動機(jī)混合驅(qū)動的概念真正轉(zhuǎn)化為大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品而震撼,同時也對其顯著的節(jié)油性能感到吃驚。然而正如很多新事物所必須面對的一樣,總會有人提出看似正確的質(zhì)疑。
關(guān)于混動車所使用的鎳氫電池組壽命應(yīng)該算是眾多質(zhì)疑中較難分析的,盡管有很多實驗室測試報告為電池組壽命出具權(quán)威數(shù)據(jù),但是只有由大量用戶真實使用,用時間來證明才最有說服力。與此同時關(guān)于混動車電池組的疑問也有很多,如是否三年需要換電池,是否換一次電池需要8萬元等等。
混動車上的鎳氫電池組壽命究竟如何?十年過去是否換過三次電池呢?美國《消費者報告》跟蹤超過3.6萬輛普銳斯車主的調(diào)查反饋得出的結(jié)論是:非常可靠,而且使用成本非常低。2011年2月期的《消費者報告》在等待十年后,用一場前后橫跨十年的對比測試更為具體的回答了這一問題。
一輛使用10年行駛33萬公里的第一代普銳斯和十年前《消費者報告》測試的僅行駛3200公里的第一代普銳斯新車進(jìn)行相同標(biāo)準(zhǔn)測試的對比。其中油耗測試采用《消費者報告》自身制定的測試循環(huán),性能測試環(huán)節(jié)則全面測試了各種情況下的加速性能,測試結(jié)果如下表。
四、鎳氫電池長壽命的秘密:淺放電,多循環(huán)
雖然第一代新能源汽車在使用十年后依然非常可靠,但生活中的現(xiàn)實經(jīng)驗讓我們不得不產(chǎn)生疑問。因為在日常中,生活中對于短命的電池我們見過太多了:手機(jī)電池用上一兩年就變磚很正常;原來能用上4個小時的筆記本電池,用上一兩年后能撐2個小時就算不錯了。拋開這些電子產(chǎn)品使用的電池質(zhì)量等級普遍較低的客觀因素不說,回想一下使用環(huán)節(jié)中是不是常常會將電量用到低至自動關(guān)機(jī)才罷休,亦或者極低電量時才會去充電,而這恰恰是充電電池折壽的大忌。
如果每次充滿電然后將其電量完全用盡,這種情況下你可能只能這樣使用700次,電池就報廢了(這也是電池廠商標(biāo)稱的完全循環(huán)充放電次數(shù))。
1、如果只使用60%電量就重新充電,鎳氫電池的循環(huán)次數(shù)將上升至10000次。
2、如果只使用50%電量就重新充電,鎳氫電池的循環(huán)次數(shù)將上升至20000次,這就是鎳氫充電電池淺放電,多循環(huán),長壽命的秘密。
五、鎳氫電池組的充放電策略保證長壽命
正如前面所說,鎳氫電池的長壽秘密在于淺放電,多循環(huán),而折壽大忌是深度放電。因此在混動車鎳氫電池組的電池管理系統(tǒng)也是秉承這一原則制定的充放電策略,更不會允許電池深度放電。以普銳斯為例,日常市區(qū)行駛時,充放電范圍只使用容量不到10%的電量,從而實現(xiàn)真正意義上的淺放電,同時電池可以隨時通過發(fā)電機(jī)發(fā)電或者能量回收進(jìn)行充電,踩腳剎車都能充點電到電池里,因此充放電次數(shù)多不勝數(shù)。
難道新能源汽車只使用不到10%的電量?其實在儀表盤上看到的SOC電量指示并不是真實的電量百分比。首先需要指出的是,普銳斯的鎳氫電池組總?cè)萘繛?.3kWh,但是實際可用的電量范圍為40%-80%這40%的區(qū)間,即520wh的電量。換句話說,60%的電量是不會動用的,這不僅是不會深度放電的保證,同時也是消除電池容量縮減影響的關(guān)鍵所在。因此儀表盤上看到的由八格電量顯示的電量表實際代表的是從40%-80%這40%區(qū)間的電量。其次,這八格電量顯示對應(yīng)的40%電量也不是一一對應(yīng)的,每一格都有屬于自己的電量范圍,并且各格的范圍都有所重疊,這樣設(shè)置的目的其實就是為了更好的體現(xiàn)出“淺放電,多循環(huán)”的特點。
六、小結(jié)
在了解混動車鎳氫電池組的充放電策略和電量顯示后,對于電池在混動車上用途的理解應(yīng)該會更為清晰:混動車上的電池組相當(dāng)于是用來削峰填谷的小蓄水池,充放頻繁,因此容量可以不需要很大,但是要可靠耐用。
責(zé)任編輯:仁德財
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