1、为什么新能源汽车电池,不能精确显示剩余电量呢?
随着电动汽车的快速发展,消费者开始高度关注电动汽车的续航里程。甚至有些用户产生了里程焦虑,生怕出现类似手机电池耗尽突然关机的现象。今天让我们来详细聊聊汽车电池电量精确测量的难点和应对方法吧。
电动汽车电池电量测量难点
先来说说困难在哪?电动汽车电池电量准确测量涉及的因素包括:
电动汽车动力电池材料多样↑电动汽车动力电池材料多样
精度是电动汽车电池电量测量的一个重要特性。而电动汽车动力电池材料多样。包括磷酸铁锂LiFePO4电池(红色曲线),钴酸锂电池LiCoO2电池(蓝色曲线)和新化学材料电池如三元素NMC电池(黑色曲线)。它们对电池电量测量提出了不同的要求。对于磷酸铁锂LiFePO4电池,其放电曲线平缓,电芯电压测量精度至关重要。为了防止过度充电和放电,电池单元应保持在满容量的20%到90%之间。在85kWh的电池中,可用于正常行驶的容量仅为60.9 kWh。如果测量误差为5%,为了继续安全地进行电池运行,必须将电池容量保持在25%至85%之间。总可用容量已从70%减少到了60%。
↑电动汽车动力电池安全可用电量范围
2. 电动汽车的使用环境恶劣程度极高
电动汽车北可能去到漠河经历零下40度的低温,西可能去到火焰山经历零上50度的炙烤。同时潮湿、机械应力和长达15年以上的使用寿命都对动力电池提出了和手机电池迥然不同的环境耐受度要求。
3. 电动汽车动力电池是电池组,结构复杂
↑电动汽车电池组结构
电动汽车动力电池是由最基础的电芯Cell组成电池模块Mole,再由模块Mole组成电池组Pack。而手机为单体电芯。电动汽车电池由几节电池串联组成。一个典型的电池组(具有96节串联电池)以4.2 V充电时会产生超过400 V的总电压。电池组中的电池节数越多,所达到的电压就越高。所有电池的充电和放电电流都相同,但是必须对每节电池上的电压进行监控。为了容纳高功率汽车系统所需的大量电池,通常将多节电池分成几个模块,并分置于车辆的整个可用空间内。典型模块拥有10到24节电池,可以采用不同配置进行装配以适合多个车辆平台。模块化设计可作为大型电池组的基础。它允许将电池组分置于更大的区域,从而更有效地利用空间。
↑电池组的水桶效应
同时动力电池由于由多个电芯组成,因此最弱的电芯就限制了整体电池组的性能。也就是大家熟知的水桶效应,整体的电量受制于最弱电芯的电量。过度充电或者过度放电都会损坏相应电芯。
电池测量技术的提升助力电动汽车电池电量的精准测量
说完了电动汽车电池电量的测量难点,我们说说解决方案。实际上随着电池测量技术的快速提升,它正在助力电动汽车电池电量的精准测量。这也是目前电动汽车开发的重中之重。其中一项核心技术就是电池管理系统BMS。
↑电池管理系统BMS应用框图
电池管理系统BMS应用框图显示了一个典型的具有 96节电池的电池组,分为8个模块,每个模块12个电池单元。在本示例中,电池监控器IC为可测量12节电池的LTC6811。该IC具有0 V至5 V的电池测量范围,适合大多数电池化学应用。可将多个器件串联,以便同时监测很长的高压电池组。该器件包括每节电池的被动平衡。数据在隔离栅两边进行交换并由系统控制器编译,该控制器负责计算SOC、控制电池平衡、检查SOH,并使整个系统保持在安全限制内。
电池管理系统:完整信号链
高电芯测量精度拓展可用电量范围
↑电芯电压测量精度与电池可用电量范围
BMS技术作为电池组背后的“大脑”,管理着功率输出、充放电,并在车辆运行期间提供精确测量。更高的电芯电压测量精度可拓展电池可用电量范围。如果将精度提高到1%(对于磷酸铁锂LiFePO4电池,1 mV的测量误差相当于1%的SOC误差),那么电池可以在满容量的21%到89%之间运行,增加了8%。使用相同的电池和精度更高的BMS,可以增加每次充电的汽车行驶里程。
以亚德诺半导体ADI为例,BMS电池管理系统电池主监控IC产品已迭代至第四代。能够对12个甚至更多的电芯通道电压和温度进行精度优于1.2 mV的高精度监控。
2. 精准齐纳参考源应对恶劣环境挑战
↑BMS IC 内部框图
BMS电路设计人员通常根据数据手册中的规格来估算电池测量电路的精度。其实现实应用中其他效应通常会在测量误差中占主导地位。影响测量精度的因素包括:
PCB装配应力湿度温度漂移长期漂移完善的技术必须考虑所有这些因素,才能提供非常出色的性能。IC的测量精度主要受基准电压Voltage Reference的限制。基准电压对机械应力很敏感。PCB焊接期间的热循环会产生硅应力。湿度是产生硅应力的另一个原因,因为封装会吸收水分。硅应力会随着时间的推移而松弛,从而导致基准电压的长期漂移。
↑精度随PCB装配应力(左上)湿度(右上)温度漂移(左下)长期漂移(右下)影响
LTC68xx系列使用了实验室级的齐纳二极管基准电压源,这是ADI经过30多年不断完善的技术。埋入式齐纳二极管将结放置在硅表面下方,远离污染物和氧化层的影响。其结果是齐纳二极管具有出色的长期稳定性、低噪声和相对精确的初始容差。在整个汽车级温度范围-40°C至+125°C内,漂移都小于1 mV。随着时间的推移,齐纳二极管基准电压源具有更出色的稳定性,至少比带隙基准电压源提高5倍。类似的湿度和PCB装配应力测试表明,埋入式齐纳二极管的性能比带隙基准电压源更胜一筹。
3. 电芯均衡破除水桶效应
↑带泄放电阻的被动电池平衡器
BMS还提供重要的保护措施,以防电池受到损害。电池组由多组独立的电池单元组成,这些电池单元无缝合作为汽车提供最大的电力输出。如果电池单元之间失去均衡,它们会受到应力影响导致充电过早终止,进而会缩短电池的总体寿命。
被动平衡会让电池组每个单元的容量近似与最弱单元相同。它在充电周期中使用相对较低的电流,从高 SoC 电池消耗少量能量,使得所有电池单元充电至其最大 SoC。这是通过与每个电池单元并联的开关和泄放电阻来实现的。高 SoC 电池放电 (功率消耗在电阻中),因此充电可以继续,直至所有电池单元都充满电。
↑动力电池可用电量和浪费电量的关系
以上,电池测量技术的提升,通过拓展电量可用范围、精准齐纳参考源应对恶劣环境挑战和电芯均衡破除水桶效应,来助力电动汽车电池电量的精准测量。就相当于最大程度的减少了啤酒顶部的泡沫,留下货真价实可以喝的美酒。未来的电动汽车电池技术一定会更精准更智能。从而消除用户的里程焦虑,让消费者放心畅游。
2、电动车电瓶的虚电很多,怎么办?有解决办法吗?
基本是没办法解决的,蓄电多说明蓄电池损耗严重,已经不怎么蓄电了,目前没什么好的办法改变这个情况的,因为是蓄电池的极板硫化了,导致电子的存储能力下降。再不行就得更换了。
3、新能源汽车电池漏虚电对汽车使用有什么影响?
是在漏电?
4、电动车有虚电怎么修复
虚电不需要修复的,只要反复正常充、放电三次以上,虚电就会消失。
如果只有一块电瓶不足,可以用平衡充电器充电,如果没有,可以购买12V20AH电瓶充电器,每只电瓶都充满,即可,如果一次不行,二、三次后,就可以了。
5、新能源汽车,在不同电桩充电有的比较耐用有的是“虚电”,是什么原因导致的?
电动汽车充电难这个概念现在有两方面,第一是想要充电的时候充电桩不好找,第二是电池充电时间相对还比较长,由于问题没有具体说明指的是哪一方面,那下面就分别说下这两个难题的原因。第一是充电桩的问题,截止到今年8月份全国充电桩保有量已经达到了108万,而截止到今年6月份的时候新能源汽车的保有量就已经达到了344万辆,首先在数量上充电桩就明显少于新能源汽车,其实这还不是最主要的,主要是由于充电桩的分布相对集中化,比如北京市、江苏省、广东省等10个地区的充电桩数量就占到了74.7%,再就是具体到每个地区还偏向于城市化,在乡镇上的数量相对比较少,尤其是一些小城市在乡镇上可以说很难发现充电桩的身影,如果平时外出跑高速还好,因为现在越来越多的服务区都带有了充电桩,但如果是走到一些比较偏僻的地区,那充电桩就很难找了,这就在一定程度上造成了充电难的问题。第二是电池充电时间偏长,即使快冲模式也得半个小时,而且还是充到电量的80%,况且还包含着一部分虚电,这主要是电池技术造成的,虽然增加充电电流能够大大提高充电的速度,但是大电流会造成电池内部的半透膜出现一定程度的撕裂,这就会出现电极与电解液的反应、增加电极上的沉淀物等一系列问题,而且大电流加快锂离子运动的过程还会释放出更多的热量,这同时又会出现电池温度上升等不安全的因素,这些都是目前技术方面难以解决的问题,但没有找到新的电池材料、技术突破之前都难以得到解决,因此就会给人一种充电难的感觉。综上所述,电动汽车想要解决充电难的问题,充电桩的分布应更多的考虑到乡镇以及一些偏远地区,充电时间长还得通过电池技术的发展,当把这两方面的问题解决以后,充电难也就迎刃而解了。
6、新能源纯电动汽车剩多少电量再充电最好?
回答这个问题,最好还是要以数据说话比较靠谱。下面是网上查询到的特斯拉电池系统不同放电深度/循环使用寿命的测量曲线。该实验总共分四种情况情况进行测定:
1. 0%-100%,即满充满放;
2. 50%-100%,即充满之后使用一半电量之后再充电;
3. 25%-75%,即充满到75%之后,停止充电,再使用到25%之后,开始充电;
4. 0%-50%,从0%开始充,充到50%之后,停止充电,继续使用到0%。
以上四中实验条件下,可以发现0%-50%充放条件下,动力电池的循环使用寿命是最长的,充了3000次之后,基本都没怎么衰减,而在深度循环模式下,900个循环后,容量就衰减到50%上下了。
所以,并不是满充满放就能提高电池使用寿命的。当然,用到0%以下再充电基本也不现实。按照特斯电池的曲线可以发现,25%-75%的充放,还是较为合理的。
当然,为了减少续航里程的担忧,充电时间允许的话,一般都会选择充满,只是大家在平时充电的时候,还是要留有一定的电量再进行充电。以下是国内某知名咨询公司做的市场调研数据,结果显示,多数用户电量低于20%才会选择补电,这也符合实际的用车场景。个人感觉是还有百分之失误的时候充电最好了,因为如果电量很多的话,充电对电池不好。呃,如果一点电量都没有的话,对电池也不好。个人觉得剩下15%左右就可以充电了,电量太少也会不好
7、新能源汽车为什么还有百分之36的电会电量报警?
我们都清楚刚开始充电的时候速度都很慢,基本上需要12度的电量才能充到50%,可是在你把电池充满的时候,电量就会从78%直接打到100%,在这个时候我们充电却只消耗了7、8度电左右,消耗的电量数值差别很大。可以看得出前面那50%充电久、费电量多,后面充的电量就不一样了。在78%以上的电量基本上是虚拟的一个数字,所以我们驾驶新能源汽车的时候,同理:开始使用非常耐用,到50%以下的时候就会消耗得比较快了。
还有一个小问题,我们都知道,一辆汽车从从制造到出厂,花费的时间都需要大半年。新能源汽车不比我们常规的燃油汽车,它使用的电池是锂离子电池,如果长期的放在一边不使用的话,也会出现很多小问题。所以在第一次驾驶前一定要确保电池的电量是充满的,这样可以保护电池的寿命。如果我们在驾驶新能源汽车的路上,出现了电池电量跳数的时候,你就要注意了,这种情况可能充进去的电就是虚电。
8、新能源汽车还有80个电为什么突然显示零?
冬天天气冷温度低,可能80是虚拟的电,您可以回想一下,充电后车用了多久了,是否到了充电的时候了。