一、
动力电池特性
动力电池包的作用
1.储存电能(充电)
2.释放电能(放电)
特斯拉(三元锂电池)
丰田普锐斯(镍氢电池)
e6先行者(磷酸铁锂电池)
车型 特斯拉 普锐斯 北汽EV200 e6先行者
正极材料 三元锂电池 镍氢电池 三元锂电池 磷酸铁锂
电池供应商 松下 松下 韩国SK BYD
电池容量(k Wh) 85 1.4 30.4 82
续航里程 426 4 245 400
磷酸铁锂电池与其他材料电池相比的优劣势
BYD铁电池结构及构成:
外部结构
内部结构
内部拆解
BYD铁电池充放电原理:
动力电池评估:
A 动力电池包性能评估:
一般包括:容量性能、倍率性能、温度特性、储存衰减特性、循环寿命和自放电特性等;
B 动力电池包安全性能评估:
一般包括:耐过充性能、耐过放性能、针刺、挤压、撞击、跌落、高温、火烧等。
电池包术语
单体电池(Cell)
直接将化学能转化为电能的最小单元,包括正极、负极、电解液、外壳等。
电池模组 (Module)
将多个单体电池按照串联、并联或串并混联方式组合,作为电源使用的组合体。该组合体可能附带电子控制系统。
动力电池(Pack)
用来给动力电路提供能量的所有电气相连的蓄电池包的总称。
额定容量
在环境温度为25℃±3℃条件下,充满电的电池以额定电流(或者额定功率)放电至终止电压时能所应提供的电量,单位为安时 (Ah)
额定能量
在环境温度为25℃±3℃条件下,充满电的电池以额定电流(或者额定功率)放电至终止电压时能所应提供的能量,单位为瓦时 (Wh),1度电等于1000Wh。
充电终止电压(上限保护电压)
单体电池/电池模组/电池包充电时要求的最高充电电压值,单位为伏特(V)。
放电终止电压(下限保护电压)
单体电池/电池模组/电池包放电时要求的最低放电电压值,单位为伏特(V)。
开路电压 (OCV,Open Circuit Voltage)
外电路处于断路状态时的电池电压。
荷电态 (SOC,State Of Charge)
电池当前所拥有的的电量,以当前所拥有的容量占电池常温下总容量的百分比表示,简称SOC。
SOC其他定义:
SOC的主要影响因素:
目前SOC的主流计算方法:
SOC计算方法 优点 缺点
1 放电实验法 准确、可靠 须中断,时间长
2 安时计量法 计算较为简单 相对误差较大
3 开路电压法 在数值上接近电池电动势 需要长时间静置
4 线性模型法 模型简单 不够准确
5 内阻法 与SOC关系密切 测量困难
6 卡尔曼滤波法 适合非线性模型 需准确的模型算法
7 神经网络法 精度比较高 需大量训练方法和数据
放电深度(DOD,Depth Of Discharge)
一般而言,电池循环是指电池充电后再放电的充放电过程。
由于不同条件下电池放电量不一样,为了描述电池放电量的多少,引入DOD概念,即放电深度。充满电的电池一次放完电,即为100%DOD,放出一半的电量,则为50%DOD。
放电倍率
表示电池放电电流值大小的参数,以额定容量(C)的数值表达,单位为安培(A),如一支额定容量为50Ah的电池,以1C放电,则表示放电电流为50A(1×50),同理,如果以0.5C放电,则表示放电电流为25A(0.5×50)。
被载动力电池
已安装于e6纯电动轿车上的动力电池。
独立动力电池
未安装于e6纯电动轿车上的动力电池(备件、故障件)。
A.1、容量评估
比亚迪铁电池经过独特的低温设计,在低温上仍然有很好的性能发挥。如上图所示,即使在-30℃低温下,电池仍可保持90%以上的容量输出
比亚迪铁电池经过独特的低温设计,在低温上仍然有很好的性能发挥。如上图所示,即使在-30℃低温下,电池仍可保持90%以上的容量输出
A.2、倍率性能评估
比亚迪铁电池具有极高的能量转换效率(充电-放电这样一个循环的效率),在0.5C以下的倍率,充放电转换效率达96%以上,作为对比,铅酸电池在此倍率下效率低于80%,所以铁电池具有良好的节能效果。
A.3、温度特性评估
比亚迪铁电池采用低阻抗设计,因此即使在大电流情况下,电池本身的发热也非常小,200Ah的电池以200A的电流充放电,温升也仅在5℃左右,这与其很高的能量效率是一致的。下图展示了不同倍率充放电时的温升情况
A.4、循环寿命评估
比亚迪铁电池具有超长的使用寿命,一般手机电池在500次左右,但比亚迪铁电池寿命至少4000以上。
一般情况下,锂离子电池在低温下的表现略差,但在BYD独特的电池技术和经过充分验证的低温策略下,BYD电动车电池产品在低温下的寿命并未受到影响,如上图所示。
比亚迪铁电池没有记忆效应,从上图也可以看到不同DOD循环对电池寿命几乎无影响,因此对电池来说,任何时候充电或者任何时候放电都是允许的,不必要一定放完电后再次才开始充电。
A.5、电池储存衰减特性
比亚迪铁电池在储存过程中容量衰减速率极低,但同时也可以看到,温度和SOC对容量的衰减速率有较大的影响。一般来说,动力电池在较低SOC,常温度下储存,有利于降低寿命衰减,相反在较高的SOC和较高的温度下,容量衰减速率会较快,所以在可能的情况下,尽量把电动车置于较低的温度下储存。
A.6、电池的自放电特性
电池的自放电与SOC相关 100%SOC下,每月自放电率在2%以下,每年自放电率在10%以下。
50%SOC下,每月自放电率在1.5%以下,每年自放电率在5%以下。
A.7、在不同SOC下的静态电压特性
安全性能评估
1、高温、漏电保护
BYD电池采用BMS管理器,通过对电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等;
对电池异常状态报警和保护、自检以及通讯功,确保动力电池安全。
2、动力电池不爆炸
BYD的磷酸铁锂动力电池采用高安全性的磷酸铁锂材料,经过比亚迪精细的电化学设计、电极设计、电芯及成组结构设计、全自动生产线及严格的品质控制等全方位的安全设计及防护措施,同时通过一系列严格的实验表明,BYD的磷酸铁锂动力电池即使在极端的情况下也不会发生爆炸。
3、碰撞后短路不起火
电池碰撞后,壳体变形,若变形严重,电池短路,瞬间释放能量,内部将产生气体,气体达到一定量时电池防爆阀启动,气体从防爆阀处泄漏排出,电池不会发生爆炸
4、电磁场辐射强度安全
根据国际认可的低频电磁场辐射强度安全限值为100μT,我们动力电池包58.8μT是绝对安全的!
高温、漏电保护
电池安全性能足以经受各种严苛试验
为了确保动力电池具有良好的安全稳定性,在研发过程中曾多次对“铁电池”进行:火烧、短路、针刺、撞击、高温、挤压、过充等极端测试。
火烧
短路
针刺
撞击
高温
挤压
辐射的安全范围?
国际非电离辐射委员会网站
国际认可的低频电磁场辐射强度安全限值为100μT,只要低于这个强度都是安全的!