鋰離子充電電池的優(yōu)點(diǎn),簡單地說就是重量、體積僅為鎳氫(Ni-MH)充電電池約一半就可實(shí)現(xiàn)同等性能。電池性能一般以單位重量的能量和功率來表示,鋰離子充電電池的單位重量能量密度(該密度尤其關(guān)系到EV的行駛距離)及功率密度(關(guān)系到HEV的充放電的容易程度)均為鎳氫電池的2倍左右。
比鎳氫電池輕1/2
三洋電機(jī)表示為奧迪開發(fā)的電池,其功率密度及能量密度均達(dá)到了鎳氫電池的2.3倍。同樣,AESC的電池也達(dá)到了2倍左右,從體積的角度來看,估計(jì)可達(dá)到2.3倍左右。
在目前研發(fā)的HEV、EV、PHEV三種電動汽車中,公認(rèn)最接近實(shí)用水平的是HEV。已有系統(tǒng)中采用鎳氫電池的先例,以“普銳斯”使用的電池容量為例也僅為1.3kWh左右。
另一方面,EV及PHEV也終于有試制車亮相。在EV領(lǐng)域,真正的量產(chǎn)車將由iMiEV及Plugin Stella Concept的量產(chǎn)性能指標(biāo)構(gòu)成。此時(shí)電池容量即使是輕型車的iMiEV,也需要普銳斯12.3倍的16kWh。
三菱“iMiEV”在底板下配置了多個電池。容量為16kWh,電壓為3.7V,配備了88個容量為50Ah的電池單元。
EV的驅(qū)動能量全部要依靠電池,因此對電池的要求更為嚴(yán)格。相對于HEV通常以電池充電狀態(tài)(SOC)的50%為中心,電池的工作范圍在其上下10%左右,EV的使用范圍有必要大幅擴(kuò)大。
但從CO2(二氧化碳)排放量的角度來考慮,EV比HEV更具優(yōu)勢。根據(jù)三洋點(diǎn)擊的推算,HEV在10·15模式下的CO2排放量為123g/km,而EV為49g/km,可降至前者的1/2以下。
PHEV能夠配備比HEV更多的電池,延長行駛的距離,對于電池的要求介于HEV用電池和EV用電池之間。從日產(chǎn)開發(fā)EV的經(jīng)驗(yàn)來看,EV行駛所需要的電力在車輛重量為1.7t級別時(shí)為150~250Wh/km。如果是1.3kWh的普銳斯電池,使用SOC的20%左右的話,最遠(yuǎn)也只能行駛不到2km。
而普銳斯的PHEV試制車則通過將鎳氫充電電池?cái)U(kuò)大一倍并進(jìn)行并聯(lián),獲得了2.6kWh的容量,將SOC的使用范圍擴(kuò)大到了20~80%左右,從而可使電池驅(qū)動的行駛距離達(dá)到13km。假如將其換成鋰離子充電電池,只需鎳氫充電電池一半的重量,即可實(shí)現(xiàn)同等性能的PHEV。
HEV與EV要求的不同特性
電池的特性在HEV、EV、PHEV三種車款上有何不同?以東芝的數(shù)據(jù)為例,該公司開發(fā)的用于HEV的電池,其功率密度達(dá)到了3800W/kg,屬于高功率重視型。盡管在加速輔助及再生電力的獲取方面HEV要求短時(shí)間內(nèi)流過大電流,但由于不進(jìn)行長時(shí)間的電池驅(qū)動行駛,因此能量密度屬于較低級別。
東芝力爭實(shí)現(xiàn)的電池性能。在HEV用電池方面開發(fā)了功率密度為3800W/kg的產(chǎn)品。在PHEV用電池方面正在開發(fā)容量為10Ah及20Ah的產(chǎn)品。而EV用電池方面的目標(biāo)是能量密度達(dá)到150Wh/kg。
而EV正好相反。雖然需要100Wh/kg以上的高能量密度,但對功率密度沒有那么高的要求。而PHEV的性能指標(biāo)則介于HEV和EV之間。以東芝的PHEV用電池為例,該公司的目標(biāo)是功率密度達(dá)到1300W/kg,能量密度達(dá)到120Wh/kg。
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