聲明：本文引用的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)已經(jīng)獲得Certmap Systems公司的許可，這些數(shù)據(jù)是首次在國(guó)內(nèi)披露，包括：電池系統(tǒng)循環(huán)壽命測(cè)試和車輛實(shí)際工況測(cè)試。

 

 

 

本文引用的測(cè)試數(shù)據(jù)是對(duì)主動(dòng)均衡技術(shù)的客觀描述，并非否定其它現(xiàn)有的電池類型方案以及其它類型的電池成組方案。

　　

　　

“電池系統(tǒng)能耗測(cè)試”項(xiàng)目是Certmap Systems與中科院深圳市先進(jìn)技術(shù)研究院電動(dòng)汽車動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室共同完成的，測(cè)試方法參照《GB-T18386-2005能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》（見附件）及《附錄A實(shí)驗(yàn)性行駛工況》,測(cè)試條件：模擬“市區(qū)+市郊”工況，充電截止電壓4.2V，放電截止電壓3.0V。

 

圖1 電池系統(tǒng)電能輸入效率測(cè)試

　　

圖1中，關(guān)閉主動(dòng)均衡控制的160次循環(huán)測(cè)試中，前20次的輸入效率保持在95%以上，一個(gè)非常平穩(wěn)的輸入效率，這就是“首20次循環(huán)現(xiàn)象”；在20次以后的測(cè)試中，電池系統(tǒng)的輸入效率隨充放電次數(shù)下降（充電和放電條件不變），在第40次時(shí)，約為90%，在第70次時(shí)，約為80%，在100次時(shí)，已經(jīng)降到70%，而在第160次時(shí)，約為55%。

　　

開啟主動(dòng)均衡控制后（均衡電流為25%，電池系統(tǒng)相同），從第160到180次（合計(jì)20次循環(huán)），輸入效率恢復(fù)到85%-95%之間。

　　

以上測(cè)試說明：

　　

a 無主動(dòng)均衡管理的電池系統(tǒng)，其輸入效率隨著充放電次數(shù)衰減；有主動(dòng)均衡控制的電池系統(tǒng)，其輸入效率可以保持在一個(gè)非常穩(wěn)定的高效的區(qū)間。

　　

b 有主動(dòng)均衡管理的電池系統(tǒng)，電池一致性劣化被可靠地控制，所以，電池系統(tǒng)的輸入效率非常高，這意味著，充入的電能也更多，毫無疑問，實(shí)際續(xù)航里程也最遠(yuǎn)。

　　

c 均衡電流足夠大時(shí)，一致性劣化可以被控制。

 

 

圖2 普通乘用車

　　

乘用車測(cè)試參考數(shù)據(jù)：

　　

均衡電流：標(biāo)稱電流的25%

整備質(zhì)量：1450KG

測(cè)試條件：乘員兩人及關(guān)閉空調(diào)

充電方式：車載3.3KW充電機(jī)

標(biāo)稱容量：30KWH（標(biāo)稱電壓296V，標(biāo)稱電流104A）

充電效率：約82%-87%（充電截止電壓4.2V，放電截止電壓3.3V）

城市道路實(shí)際測(cè)試：

 

圖3 小型面包車

　　

平均能耗為13-14KWH/每百公里（約7.14-7.69KM/KWH）

實(shí)際續(xù)航里程170-180KM。

　　

物流車測(cè)試參考數(shù)據(jù)：

　　

均衡電流：標(biāo)稱電流的25%

整備質(zhì)量：1340KG

測(cè)試條件：乘員兩人及關(guān)閉空調(diào)：

充電方式：車載3.3KW充電機(jī)

標(biāo)稱容量：38KWH（標(biāo)稱電壓326V，標(biāo)稱電流116A）

充電效率：約85%-95%（充電截止電壓4.2V，放電截止電壓3.3V）。

在車廠環(huán)道的實(shí)際測(cè)試：

平均能耗為14-15KWH/每百公里（約6.66-7.14KM/KWH）

實(shí)際續(xù)航里程220-240KM.

 

　　

在電池成組技術(shù)中，電池一致性的問題一直無法解決，傳統(tǒng)方法有：采用被動(dòng)均衡、選擇高度一致性電池、淺充及淺放等，這些都無法解決電池系統(tǒng)在充放電過程中一致性劣化的問題。

　　

見圖1，在電池系統(tǒng)輸入效率循環(huán)測(cè)試中（采用“市區(qū)+郊區(qū)”循環(huán)），輸入效率持續(xù)衰減的趨勢(shì)是非常明顯的，原因是電池一致性劣化持續(xù)變大，表現(xiàn)為輸入效率持續(xù)降低，這個(gè)循環(huán)測(cè)試結(jié)論驗(yàn)證了人們對(duì)電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)航里程的普遍認(rèn)知，即續(xù)航衰減是必然。

　　

由此不難理解，國(guó)外車廠為什么要選擇一致性最好而且能量密度高的三元電池，因?yàn)檫@是現(xiàn)有技術(shù)條件下唯一可行的方法。

　　

　　

事實(shí)上，當(dāng)今的電池材料快速發(fā)展，電池單體的能量密度和安全性不斷提高，電動(dòng)汽車配制的電池系統(tǒng)容量也在不斷提高，這些改變給提升續(xù)航里程帶來了無限的想象，當(dāng)續(xù)航里程達(dá)到300KM以上，及電池價(jià)格降到的電動(dòng)汽車將可以和傳統(tǒng)汽車競(jìng)爭(zhēng)。的技術(shù)快速一個(gè)理想化的解決方案，各國(guó)研究人員主動(dòng)均衡技術(shù)一直

　　

　　

主動(dòng)均衡技術(shù)的原理非常清楚，技術(shù)的難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)電能在電池之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，特別在超過100級(jí)串聯(lián)的電池包里進(jìn)行電能轉(zhuǎn)移是難以想象的，現(xiàn)有的載能器件（比如：電容、電感、DC/DC方案）因?yàn)轶w積、連接、控制等因素，無法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)均衡技術(shù)的產(chǎn)品化。

　　

就理想的主動(dòng)均衡技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的控制方法是主動(dòng)均衡技術(shù)的關(guān)鍵，或者說，主動(dòng)均衡技術(shù)是控制系統(tǒng)領(lǐng)域的問題。

　　

　　

到目前為止，國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車的實(shí)際續(xù)航里程難以達(dá)到250KM以上（一次充滿電），同時(shí)，實(shí)際續(xù)航里程又具有持續(xù)衰減的特點(diǎn)，這就是“里程焦慮”現(xiàn)象。而續(xù)航衰減是一個(gè)非常困擾車廠和用戶的問題。

　　

對(duì)于電動(dòng)汽車用戶來說，實(shí)際續(xù)航里程真實(shí)可信以及續(xù)航里程保持穩(wěn)定是最重要的兩個(gè)指標(biāo)，顯然，電動(dòng)汽車還不能達(dá)到這些基本要求。

　　

電動(dòng)汽車廠商標(biāo)稱續(xù)航里程和用戶實(shí)際續(xù)航里程是有著非常大的差距，而且實(shí)際續(xù)航里程又具有持續(xù)衰減的明顯特點(diǎn)，顯然，這樣的用戶體驗(yàn)是非常糟糕的。

　　

這是一個(gè)常見的現(xiàn)象，車廠只公布標(biāo)稱續(xù)航里程，而用戶只能體驗(yàn)到實(shí)際續(xù)航里程，用戶并不相信車廠的數(shù)據(jù)。隱瞞或者刻意虛標(biāo)續(xù)航里程數(shù)據(jù)將面臨著極大的法律風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)外大眾和三菱的“排放門”事件就是前車之鑒。那么，國(guó)內(nèi)情況如何？看看國(guó)內(nèi)車主論壇或維權(quán)圈，關(guān)于續(xù)航里程虛標(biāo)和衰減永遠(yuǎn)是被詬病的話題。

　　

　　

解決續(xù)航里程衰減的方法之一，電池廠商需要提高電池的性能，特別在電池單體的能量密度和循環(huán)次數(shù)方面。令人鼓舞的是，三元類電池的性能已經(jīng)得到了極大的提升，這給解決續(xù)航里程衰減的問題帶來希望。

　　

現(xiàn)實(shí)中，電池單體的性能不等于電池系統(tǒng)的性能，所以，電池單體性能的提升并沒有帶來電池系統(tǒng)性能的提升。

　　

由于傳統(tǒng)的主動(dòng)均衡技術(shù)在均衡電流和控制方法上沒有取得任何技術(shù)突破，實(shí)際續(xù)航里程沒有得到明顯提升，續(xù)航里程衰減還是最大的問題。

　　

續(xù)航里程衰減是因?yàn)殡姵叵到y(tǒng)輸入效率持續(xù)降低，而輸入效率降低是因?yàn)殡姵爻山M后，電池的一致性持續(xù)劣化，也就是“木桶的短板效應(yīng)被不斷放大”，這才是衰減的原因。

　　

我們認(rèn)為，基于大電流主動(dòng)均衡技術(shù)解決方案可以為全球電動(dòng)汽車廠商提供一個(gè)全新的電池成組方法，這將從根本上解決電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)航里程持續(xù)衰減的問題。

　　

　　

A 均衡電流足夠大

　　

均衡電流可以達(dá)到動(dòng)力回路額定電流的20%以上（比如：乘用車的電池系統(tǒng)容量為40度電時(shí)，標(biāo)稱的電流為120A時(shí)，均衡電流可以被設(shè)計(jì)到24A以上），在電池單體的循環(huán)次數(shù)內(nèi)，電池系統(tǒng)的衰減被控制，表現(xiàn)為電池系統(tǒng)的輸入和輸出的效率保持在一個(gè)沿著窄幅波動(dòng)的水平曲線，電池系統(tǒng)的輸入電能和輸出電能是一個(gè)明確的度數(shù)范圍內(nèi)，所以，續(xù)航里程可以被預(yù)測(cè)。

　　

B 在充電和放電過程中進(jìn)行均衡管理

　　

越早介入均衡管理，越能控制電池系統(tǒng)的一致性；特別是在放電過程中，由于輸出電流劇烈變化（這是導(dǎo)致一致性劣化的最主要的因素），放電過程的均衡管理是控制一致性失控的最主要的階段。

　　

C 電池模組標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)

　　

標(biāo)準(zhǔn)化的電池模組結(jié)構(gòu)具有可擴(kuò)充的特點(diǎn)，使電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有更大的彈性，可以大規(guī)模生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化還可以降低生產(chǎn)成本；采用標(biāo)準(zhǔn)電芯（比如18650）的設(shè)計(jì)方案，可以更方便挑選電芯品牌和型號(hào)，這都大大提高了電池系統(tǒng)的通用性，也降低了電池系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。