为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

我们之前跟大家科普了主流的电池材料,不同材料会影响电池的特性,今天我们更近一步,跟大家讲讲电动车上搭载电池的两种类型——高能量型动力电池和高功率型动力电池。

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

 

我们既希望电动车上的电池耐用、持久,又期待着它能为电机提供强有力的电流支持。全世界工程师们经过几十年的努力,终于发现“锂离子电池”这种能满足日常行车需求的电池种类。

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

锂元素是最活泼的金属元素,可以说直接推动了电子产品发展进程。

 

但锂离子电池也依旧存在问题——锂离子电池的能量密度由于受到材料的影响(如果不清楚,可以看看往期的文章),锂离子电池在放电能力和放电特性上有各式各样的表现。

市面上有这么多电池,哪怕是逐渐成为电动车市场主流的三元锂离子动力电池也有很多不同种类,更不说还有其他材料的电池了。参考“GB-T 31486-2015”高功率蓄电池和高能量蓄电池的定义,我们按照电池的放电能力将这些电池分为两大类——高功率型动力电池和高能量型动力电池。

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

我们可以从“国家标准全文公开系统”上查阅“GB-T31486-2015”。

 

电池放电倍率

为了能够区别高能量动力电池和高功率动力电池,除了能量密度外还需要引入电池的放电能力的概念——放电倍率,越大的放电倍率代表着电池功率越大。

 

注:电池放电倍率:电池充放电倍率=充放电电流/电池额定容量。

 

电池放电倍率大小表示电池充放电能力强弱,用“C”表示。1C表示电池一小时完全放电时电流强度,如标称为2200mA·h的18650电池在1C强度下放电1小时放电完成,此时该放电电流为2200mA。

 

“马拉松耐力王”与“短跑健将”

总得来讲,高能量型动力电池与高功率型动力电池二者最大的区别是能量密度、放电倍率及电池容量。

 

高能量型动力电池:电池容量大,能量密度偏高,放电倍率小,一般持续放电倍率大于1C,瞬间脉冲放电倍率大于3C。

高功率型动力电池:电池容量小,能量密度偏低,放电倍率大,一般持续放电倍率大于10C,瞬间脉冲放电倍率大于15C。

 

网上有一个很形象的段子可以让大家有着清晰的理解:

·高能量型电池是马拉松选手,要有超长的耐久(大电池容量),但对爆发力(瞬时电流)需求不大。

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

·高功率型动力电池是短跑选手,需要有强大的爆发力(瞬时电流大)和短程耐久(小电池容量)。

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

我们需要意识到一点。电池的成本,能量密度,放电倍数这三个性能指标相互牵制,没有同时都能令人满意的解决方案。

 

对此,我们可以总结:一般大部分纯电续航长电动车使用高能量型动力电池,而高功率型电池适用在纯电续航短的车型。

为什么会有这样的考量?我们以车辆需求和定位的角度为大家解释一下。

 

不同定位,不同选择

1.长续航的纯电或者混动车型搭载的电池大多为高能量型电池。这类车型对性能要求不高,但在日常长距离续航里程上的表现优秀。长续航对电池容量和能量密度有较大需求,但不追求极端的驾驶体验,因此普遍选择大容量,高能量密度,但低放电倍率的能量电池。这类车型更针对性地解决用户的里程焦虑和充电焦虑,适合日常家庭出行。

 

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

特斯拉采用的是高能量密度的能量型电池

以特斯拉 Model X 100D为例,它的电机功率约是386kW,电池容量约100kWh,折合持续放电倍率约为4C。属于高能量电池。很多人也会想,为什么特斯拉虽然是高能量电池,但是他的性能却依旧强劲?

我们在上文已经讨论到:高能量型电池的电池容量大,能量密度高,瞬时放电电流小,为了平衡它的性能和续航,特斯拉选择增大单节的电池容量,能量密度并增加电池数量,当然这也意味着成本的增加。

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?

理想智造ONE,使用的是能量型电池组成的大容量电池组

理想智造ONE为了解决里程焦虑,考虑到定位家庭城市出行,采用由高能量型电池组成的大容量电池组+高功率增程发电系统为电机提供足够的“粮食”,ONE的电池组总容量约为40.5kWh,电机最大输出功率为240kW,折合持续电池放电倍率约6C。实现超过700km的综合续航里程和媲美6缸3.0T发动机的纯电动力体验。

 

2.“轻”混合式/插电混合式电动车的电池大多为高功率型电池。这类车型主要以发动机为主要动力来源。为了让发动机保持在最佳效率状态,在低速或者车辆启停场景时,会切换为电动机驱动,而在中速时候发动机又驱动小型发电机为电池充电。所以在这种短距离或者启停的纯电场景下,电池要提供强大的瞬时放电功率,对大的放电倍数需求高于能量密度,小容量电池也足以满足需求,故这类电池大多为高功率电池。以凯迪拉克XT5混动版为例,它的电池容量约0.45kWh,驱动/发电机功率约6.6kW,即持续放电倍率约15C。

为什么有些电动车跑得远,有些跑得快?凯迪拉克混动这类“轻”混动车型采用功率型电池

 

“轻”混动车型采用高功率型电池的另外的原因是电池体积,考虑到这类车型还是以内燃机为动力源,布置的传动系统会占用空间,只能选择不占地方的小电池。在纯电驱动需要比较大的功率时电池要有较大的放电倍率。

3.追求性能的电动车电池大部分为高功率型电池。这类“加速导向”的车型动力性能表现优秀。故电机需要有瞬时产生大扭矩的能力,所以采用功率型动力电池提供较强的瞬时放电能力。但这样的弊端就是纯电续航里程短,有充电焦虑,需要尽可能地提高功率电池的能量密度或者增加电池数量,增加成本。

总得来讲,不同车型的定位和动力方式会使用不同放电倍率的高能量电池或高功率电池。我们肯定是希望追求纯电的驾驶体验同时带来无忧的续航,以目前的技术发展来看,以三元锂为材料的高能量型动力电池或将成为主流,可依旧不能满足电动车的需求。还要从电控系统,电机,充电等其他方式整体考虑相互弥补。

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