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五洲龙邓先泉:锂动力电池使用的对策探讨

导读: 目前,行业中多采用磷酸铁锂动力电池,电压平台3.2V,成组后能量密度约90Wh/Kg。若要增加续驶里程,须增加电池容量,同时必然增加整车质量,续驶里程增加有限。同时,动力电池的体积比能量同样需要大幅提高。

  新能源汽车在使用过程中面临的主要问题之一,是如何提高续驶里程。

  目前,行业中多采用磷酸铁锂动力电池,电压平台3.2V,成组后能量密度约90Wh/Kg。若要增加续驶里程,须增加电池容量,同时必然增加整车质量,续驶里程增加有限。同时,动力电池的体积比能量同样需要大幅提高。

  纯电动大巴车在设计过程中,需要预留大量空间安装动力电池。若安装在车身底部,会造成车辆涉水高度低,须进行安全密封;若安装在车厢内部,又会挤占车内空间,影响乘客的舒适感;若安装在车身顶部,又会造成车辆重心高,操纵稳定性差。因此,解决办法只能不断提高动力电池重量比能量和体积比能量。

  根据已经运行的新能源汽车反馈数据,发现锂离子动力电池主要存在电池低温性能差和电池性能衰减严重等问题。

  我国北方城市冬季的温度可能低至-30℃以下,导致纯电动汽车的行驶里程大大缩短。因此,在北方应用磷酸铁锂、三元材料的电池,必须要对电池环境做处理,而有些材料的电池虽然低温性能好些,但其他性能常常又满足不了。

  此外,就是电池性能的衰减问题。据合肥、武汉、北京等地的数据显示:纯电动汽车用动力电池性能年衰减率高达15%左右。因此,必须提高动力电池系统的设计能力,包括提高电池成组的一致性,对电池进行均衡等有效的维护方式,以减缓性能劣化,有效延长电池使用寿命。

  安全性是新能源汽车相关人员最关注的问题。造成这些安全事故的原因复杂,其中一部分是因为动力电池高压接线部分连接不牢固,在车辆运行过程中产生火花,引燃车辆易燃物,酿成火灾。高压连接部分出现松动、锈蚀等,引起很大的接触电阻,极易烧坏连接器,造成安全事故。

  因此,如何对连接器的连接做出监测,就需要管理系统改进设计,提高整车的主动安全性。同时,动力电池系统还需要进行优化布置,使动力电池能够承受较大的振动和冲击。

  电池管理系统是动力电池系统重要的组成部分。提高管理系统的管理能力,提高管理系统和电机控制器、整车ECU的匹配度,是动力电池厂家和整车厂需要不断优化的问题。根据采集得到的电压、电流和温度信号,优化控制策略,提高SOC估算精度,提高整个系统的电压一致性和温度一致性。同时依据国内和国际先进的动力电池系统检测标准进行测试,保证电池管理系统满足车辆使用要求。

  展望2014年,在利好政策刺激下,在京津冀、长三角、珠三角等特大城市带动下,新能源汽车产销量将稳步增长。相关单位和企业需要不断增加研发投入,加强基础理论研究,优化产品方案,不断将成熟可靠的动力系统方案推向市场。如:在提高比能量方面,若采用三元锂电池,与磷酸铁锂电池相比,电压平台更高,相同的电压等级需要的电池数更少;能量密度更大,能够达到210Wh/Kg,同等重量的情况下储存的能量更多;电池的放电性能更好,续驶里程可以大幅提高,但是对三元锂电池的安全性需要进一步研究并待实践检验。

  (作者系五洲龙新能源汽车研究所所长)

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