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“
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:“
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。
12V锂电池大容量价格是多少?
12V大容量锂电池,12V锂电池价格,12V电池容量,12V电池尺寸,12V锂电池充电电压,12V锂电池放电电压这些问题很多网友都比较关心,电池之都作者就找到了一种市场上最常见的12V锂电池,并将电池尺寸价格,容量等统统分享给大家,电池形状如下图所示。
看上去很像12V铅酸电池,本图这个电池图片其实是12V锂电池组,也有人称它为12V蓄电池,这款12V锂电池组装方法是将做好的12V锂电池包装进12V电池盒内,这种电池盒属于铅酸外壳的电池盒,在市场上最为常见了。
12V大容量锂电池上盖输出有两个端子分别代表正负极,红色代表正极,黑色代表电池负极,而且电池盒盖上也刻有正负极号;如下图所示。
12V锂电池常见的有4Ah,7Ah,10Ah,而本图片的12V锂电池可谓是大容量了,内部电池包采用3串7并电池结构设计,单颗18650电芯容量为2600mAh,制作好的12V锂电池容量达18.2Ah,如果内部采用三星18650电池芯或者松下18650电池芯的话,容量可以根据单颗电芯容量乘以电池串数来计算。
本文的12V锂电池PACK容量是18.2Ah,电池价格核算约在280元左右,当然不同锂电池价格不同,本文12V锂电池价格并不代表其它的12V锂电池价格,不过相差不会太大。
本文的12V锂电池充电电压为12.6V,12V锂电池放电截止电压为8.25V,而12V锂电池尺寸如下图所示,基本是以电池盒的尺寸为准。
12V锂电池容量一般是根据产品需求来设计的,每个12V锂电池生产厂家设计的都会有所出入,但是都大同小异,据悉近期有很多采用这种12V锂电池电鱼,而这种电池基本成了电鱼通用电池了。
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