新能源车灰科技：比亚迪与特斯拉对12V锂电池的应用

题目没写错，是“灰科技”，也并非谐音梗，因为12V锂电池已经不再是比亚迪独步天下的技术了。

不过，比亚迪的12V锂电池在车企圈内依旧一骑绝尘，领先其他厂家5年以上的身位。对于这种逐渐成为行业趋势、追仿对象、褪去暗黑包装色的技术，笔者称之为“灰科技”。

DM-i超级混动发布会

从特斯拉说起

要想吸引眼球，故事得从特斯拉说起。2021对于特斯拉来说，是冰火两重天的年份，一方面Model-Y年初启售，火爆异常，另一方面，从上海车展开始，负面舆情接踵而来。六一儿童节那天，有一篇报道《突发 | 深圳一特斯拉断电车主被困险窒息》也引起了不少人尤其是迪粉的吐槽。

这件事的主因是特斯拉使用的12V蓄电池缺电，导致整个电控失效。刚开始很多人不愿相信，特斯拉这么高精尖的电动车怎么会出现这种“低级故障”？之所以给低级加了引号，是因为对于已经过气比较LOW的燃油车，12V蓄电池亏电是常规故障，见怪不怪。例如，笔者原来的一台燃油车，静置三周不开，就打不着火了，原因就是蓄电池亏电。

此次事件在技术层面上反映出来的问题是，特斯拉在售量产车型使用的12V传统铅酸蓄电池对于主打卖点之一为“

基本免维护 ”的电动车来说，是个不可忽视的短板。

特斯拉车型使用的12V铅酸蓄电池

当然，特斯拉自己也很清楚这个问题，并且，特斯拉已经有了解决方案。2021年6月10日，Elon Musk在加州展示了Model S Plaid车型，这台车的一个亮点就是使用了12V锂电池。之后，Elon还在推特上点赞了一条相关推文，这条推文以井底之蛙姿态环顾英语世界，拷问道：“12V电池与车辆寿命同期，其他哪家能做到？还有谁？！ ” 殊不知，爱用汉字的比亚迪12V锂电池已经装车实战多年了。

特斯拉使用的这个12V锂电池据传由宁德时代供货，容量是6.9Ah，用12V乘以6.9Ah，可以计算出这块电池的满电电量为0.083度（kWh）。这里简单解释一下计算公式：

公式中能量的单位是kWh，就是常说的几度电；容量的单位是Ah，例如6.9Ah的含义是满电情况下电池以6.9安培的电流放电可以持续工作1小时，即1C倍率充放电电流。

相较于之前的铅酸电池，锂电池的1C倍率电流数值和电量都下降了一个数量级 ，笔者认为原因有两点：

12V锂电池的放电倍率更高，例如20C（对应138A），可以支持短时间大电流应用需求。动力电池可以通过DC/DC降压电路输出12V电压，为12V电气系统供电并为12V锂电池补电。

然而，普通铅酸电池的循环周期只有几百次，而锂电池的循环周期高达数千次，所以12V锂电池的寿命比铅酸电池高一个数量级，可以做到与整车寿命同期（再也不用换蓄电池了）。

传统铅酸蓄电池

虽然特斯拉在售量产车使用的是传统铅酸蓄电池，但还“传统”得不够彻底。区别在于，燃油车使用的铅酸蓄电池容量要更大一些，基本比特斯拉大一倍以上 。例如下面这款普通A级轿车使用的蓄电池，容量是60Ah，大型燃油车使用80Ah甚至更大容量的蓄电池。之所以燃油车的蓄电池容量大，主要原因是燃油发动机打火瞬间（启动电机）需要的工作电流较大，可达数百安培，并且排量越大，电流越大。而特斯拉是纯电车型，不需要给发动机点火，蓄电池只要给12V用电设备供电即可，例如仪表、车门、车窗、灯光等等。下图这种蓄电池在电商平台上有公开标价，人民币400元左右。一般车辆2~3年一换。

比亚迪的12V锂电池

如果从头讲起，比亚迪自己的PPT最有说服力。早在10年前，也就是2011年，12V启动电池的研发就完成了，2013年第一代在DM2.0车型上应用，2016年第二代用在DM3.0车型，到今年，已经进化至第三代12V铁锂电池，用于DM-i超级混动车型 。

限于资料尚不完整，本文只以比亚迪的插电混动车型为例进行介绍。下图是比亚迪展厅中的DM-i车型系统架构模型，可以看出，比亚迪的插电混动车型有一个很大的特点，就是12V启动电池并非安装在前机舱内，而是安装在副驾驶的座椅下方。电池安装在这个位置，拆卸更换极其麻烦，但是无需多虑，这个电池不需要更换，它与整车的寿命是相同的。同时，这个位置在发生正面碰撞时，受损的概率也比较低。

DM-i超级混动系统架构模型

经过三代的发展，比亚迪的12V锂电池目前主要有3个规格，重量、体积、容量从大到小，可以分别适配不同应用场景，除新能源车之外，还可用于轨道交通。结合本文最上面的图片判断，DM-i超级混动车型使用的12V锂电池是容量为13Ah那款，满电电量为0.156kWh 。

这个容量目测确实有点小，只有传统铅酸蓄电池（60Ah）的20%。假设你在车内用点烟器插座供电，玩一个75W的笔记本电脑，蓄电池满电容量只能供电2小时。然而，不必担心，比亚迪真正的“黑科技”是动力电池可以给12V电池自动补电 ，当动力电池电量也不足时，还可以启动汽油发动机发电来给12V电池补电。从此，无论车辆静置多久，都不用担心电池亏电打不着火了。想要实现这种智能充电功能，则12V锂电池需要拥有独立的电源管理系统BMS（Battery Management System），此BMS监测到12V电池亏电时，向主控或动力电池BMS发出补电请求。

宋PLUS DM-i说明书摘录

动力电池给12V电池补电，需要将动力电池的高压电变为12V低压电，即需要DC/DC电路。超级混动车型车载充电机OBC（On Board Charger）实际上是一个三合一装置，其功能包括：

交流慢充，3.3kW。移动电站对外放电，输出交流220V，最大16A。DC/DC降压，将动力电池电压（直流384V）变换为直流12V，最大输出电流160A。

宋PLUS DM-i车载充电机铭牌

可见，比亚迪对于12V锂电池的应用从硬件到软件已经有了一套完整的解决方案。

总结

传统燃油车使用发动机带动的发电机给铅酸蓄电池充电。

新能源车因为装载有动力电池，所以理论上都具备给12V启动电池自动充电的能力，基于这个特点，12V锂电池替代传统铅酸电池是一个趋势，对于车主好处有两点：

12V电池与整车寿命同期，不用再换蓄电池。不会出现久置亏电的问题，用车更省心。

目前，笔者了解的情况是，比亚迪已经在大部分 新能源车上标配了12V锂电池，特斯拉正在考虑为老车主更换12V锂电池。

特斯拉对给老车主换锂电池的回应

其他新能源车厂家，还需加油努力。

技术文章—单节两节三节四节锂电充电管理IC系列

便携式电子产品越趋小型化，轻量化方向发展，锂电池是很多便携式电子产品的主要供电方式。电池以及相关电路好比是汽车上的的发动机，是这一类电子产品的关键部分。常规单节锂电池充满电为4.2V，但不同领域或者不同消费市场的便携式电子产品对电源电压大小要求又不一样。所以两节锂电串联8.4V，三节锂电串联12.6V常见；四节锂电串联16.8V也有。这样，单节以及两节，三节，四节锂电池串联充电管理也是系统中非常重要组成部分。

基于充电电流，效率，速度要求，两节，尤其是三节，四节锂电池串联充电管理是以开关降压型充电管理为主。降压型充电电流比适配器输出电流要大，并且市面9V,12V，14.5V,15V,18V，20V适配器都很通用，成熟，很容易就满足电池充电电流要求。充电电流大，势必要考虑充电效率，而开关型充电管理尤其同步开关型效率能做到90%以上。

深圳市永阜康科技有限公司结合客户实际应用方案，推出管脚兼容的单节/两节，三节/四节锂电池同步降压型充电管理芯片系列：CS5305/CS5310/CS5315/CS5318，耐压高达28V。该系列芯片具有频率抖动的功能，大大改善系统的EMI特性；充电电流最高可达3A,效率90%以上；全系列型号都具备完整的涓流，恒流，恒压充电过程；具有终止电流可编程功能，通过设置不同的外部分压电阻，可以很方便的调节充电终止电流的大小；各种安全可靠的保护措施以及双LED灯充电状态指示，还带了NTC温度控制功能；全系列芯片采用独有的EQA-16封装，尺寸与SOP-8大小相当。广泛应用于按摩仪，榨汁机，蓝牙音响，广场舞音响，无人机等案列。

CS5305/CS5310/CS5315/CS5318应用特性

1. CS5305/CS5310/CS5315/CS5318脚位图以及管脚说明