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每当我告诉人们我为电动车设计电池组时,人们总是问我,什么是电池组?与电池有什么区别?汽车电池和手机电池有什么区别?如果把电动汽车比作一个团队,这个团队的运作和进步需要不同背景、不同能力的人才。
电池组是这个团队中不可或缺的一个人,而电池只是这个人的一个器官,更是他的心脏。
电池组的最终目的是为电池提供各种保护和帮助,使电池拥有更长的寿命,能够应对各种极端天气和环境条件。
盖板和托盘 汽车电池和手机电池最大的区别在于,汽车所经历的环境与手机所经历的环境有很大不同。
汽车在运行过程中会经历各种振动,以及外界环境中的水、泥、沙的侵入。
因此,电池组的外壳和底座至关重要。
世界上现有的电动汽车电池组的底座一般采用铝合金或不锈钢制成,而与汽车底盘结合的上壳可能采用添加玻璃纤维的复合材料制成。
测试时,电池组将经历三维振动和相当于10年以上的风雨(灰尘和水从不同方向喷洒),以确保电池组内部没有任何异物侵入,并且它是防水的。
值得注意的是,电池组通过电线与汽车的其他部件连接,这些电线与电池组之间的连接必须是防水的。
热管理系统 用户还希望他们的电动汽车在全年所有天气条件下都能表现良好。
汽车电池组直接影响汽车的加速和续驶里程,这与人们观察手机电池性能的方式有很大不同。
温度管理系统确保每个单体电池的温度全年恒定。
在极热的天气下大量使用电池,可以保证及时散热,防止电池寿命减弱或膨胀爆炸。
在极冷的天气下大量使用电池,可确保电池内部足够温暖,而不影响性能和寿命。
电池的散热是利用液体冷却剂流过电池组底部,然后导热性能优良的冷却板与单体电芯直接接触。
或者采用直接风冷,即使用内置电风扇。
电池的加热和保存是由加热器完成的,加热器的动力来自于电池本身。
因此,冬季电动汽车的续驶里程会略有减少。
另一个挑战来自极端环境下的充电。
由于充电时汽车处于关闭状态,因此温度管理系统需要在得知充电时自动启动,以维持电池组的内部温度。
这意味着当整个汽车处于睡眠状态时,电池组仍然处于唤醒状态。
电池平衡 电池组中有许多单体电池,有些串联,有些并联。
电动汽车的续驶里程直接由性能最差的单体电池决定,因此维持每个单体电池的电压和剩余电量也至关重要。
电池组中有一个叫做VITM(电压电流温度模块)的装置,它实时测量每个单体电池的电压、电流和温度,通过一系列电阻和晶体管保证和调节单个单体电池的使用情况,并且还提供温度管理系统传达指令来调节冷却剂的流量和温度,以冷却和加热电池。
电力电子严格来说,电力电子不属于电池组的一部分,但一些电池组制造商也将其归类为电池组。
电力电子器件包括充电器(充电模块)、用于再生制动(再生制动)的逆变器(逆变器)以及辅助车内能源使用的APM(辅助电源模块)。
充电器将电网中的交流电转换成电池可以直接使用的直流电。
不过,随着技术的创新,更多的直流充电站正逐渐出现在世界各地。
交流电到直流电的逆变直接在充电站内完成,减少了电池组内部该组件的必要性。
然而,在再生制动时,发电机发出的交流电仍然需要转换成电池可以使用的直流电。
当汽车行驶时,电池发出的直流电也必须转换成发动机可以使用的交流电。
其中,会用到逆变器。
APM将大型电池组的功率降低为一般的12V电池,用于车内的照明、收音机和CD播放器、仪表板、空调等。
由于是电池之间的转换,所以需要转换器来代替逆变器。
直流电压变换不像交流电压变换那么容易。
交流变压只需要变压器,而直流变压则需要逆变器将高压直流电转换为高压交流电,以及变压器将高压交流电降为低压交流电。
,逆变器将低压交流电转换为高压直流电。
这个过程相对繁琐,因此工业上也使用降压转换器或升压转换器,它们被构造为晶体管或二极管、电感器和电容器。
电动汽车的未来取决于汽车电池的创新。
新一代电池要求电动汽车具有更长的使用寿命、更高的能量密度、更大的续航里程和持久的性能。
单体电池离不开电池组,就像心脏离不开身体一样,里面的每一个器官都起着支撑和辅助的作用。
我们花了很长时间才忘记铅酸电池并开始使用镍电池,我们也花了很长时间才开始使用锂电池。
锂电池化学物质有多种用途。
在我们等待下一个电化学新技术到来的同时,电池组内部的创新和不断改进将决定电动汽车的短期趋势,使其在不同环境的挑战下持久耐用。
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