五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】随便聊聊电动车的一些发展现状 -- 积吉

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  • 家园 【原创】随便聊聊电动车的一些发展现状

    电动车已被公认为新能源中的重要一项。从金融危机开始以来的大半年里,各国政府各大汽车公司纷纷制定电动车发展计划,以期在这一新的产业中拔得先筹。中国汽车业界和有关部门也认为这是一个发展中国汽车业“弯道超车”的机会。中国汽车业的后来者比亚迪因为率先推出插电双模动力车而从一个不知名的小汽车厂成为一世界知名的新秀,如今称得上是如日中天。

    说起比亚迪,就要说说他新推出的双模车F3DM和正准备推出的纯电动车E6了。F3DM是08年年底宣布上市的,但直到今年6月才有十几辆正式交付使用。拖延上市的原因他们说了很多种,那都是扯淡,根本原因出在电池上。呵呵,先别拍砖,听我慢慢道来。

    电动车技术主要涵盖的三个方面是:电机、电控、电池。其中电机技术很成熟了,只是有价格的高低,对于电机俺也说不出什么三五六来。电控系统当然是用来控制电机的操作和电池的电池的充放电的,还有一项重要功能是平衡电池因为电池单体的内阻不一致问题。

    我们都知道电动车的电池是串联起来用的,单体电池内阻越小越好,其发热越少。但上百个电池单体的内阻不可能完全相同,而内阻的不一致会造成电池单体的不平衡使用,最终导致电池组寿命大大缩短。有同学说这种内阻的差别很小吗,但问题是一个电池组的寿命要求是十年二十年的,再小的差别在这么长的时间里也无限放大了。可以这么说,如果一枚比亚迪的铁电池寿命是十年两千次循环,那么一百个这样的电池的串联组不加任何平衡措施顶多用一到两年就会玩完。

    解决办法一是提高制造工艺,第二是通过一些电路的方式来解决,这个电路是它不够的时候加一点进去,多的时候放掉一点。制作工艺面前当然是日本厂商最先进,但他们的动力锂电池产品是锂锰系的,包括韩国厂商(LG化工生产的也是锰酸锂电池,它被选作通用VOLT的电池供应商)。有意思的是中国的电动车示范工程中用的电池主要是锂锰电池。虽然没有发现电池爆炸和燃烧的现象,但耐温性和循环寿命成为突出矛盾。发热多寿命短,多数电池循环不到2百次,这还是采用换电池的方法而不是直接充电的方法的情况下。所以国内电池和汽车企业基本达成共识:纯电动车和插电混动车的动力电池前途是锂铁系,而锰酸锂电池的方向被认为是电动自行车上。

    电路的解决内阻不一致的方式就要用到电控系统了,因为电池内阻是不断变化的。如果是纯电动车或插电混合动力车,就会出现外接电源大电流充电的问题。纯电动车还好,因为专业充电站有设备能智能充电用以延长电池寿命。但像F3DM那样的插电混动车就比较难了,不可能每台车都配备智能充电设备。实在不行了就把电池控制在30—80%之间使用,这也是VOLT的十五度电只能跑64公里的由来(F3DM同样的电量号称可跑100km)。可以肯定的说F3DM的技术难度比E6大。这也是为什么F3DM迟迟不出来的原因。

    国内的消息说好的电控系统能使电池组的循环寿命达到单体寿命的三分之二,但没有F3DM和E6电控系统的信息出来。不过比亚迪的电动车技术在国内绝对领先,它的锂电池卖给摩托罗纳时国家才刚刚有锂电池的发展计划,它的电动车已上市时,国家才刚刚有新能源发展计划。

    有消息说比亚迪的铁电池正极材料磷酸铁锂多半是从市场购入的,然后加工参杂改性。其供应厂商包括台湾的。单体铁电池最大做到300AH(深圳吉阳总经理的说法)。

    上面提到通用VOLT的电池供应商LG化工,通用的说法是其电池包的散热性能好。电动车的电池组最好的散热方式是平行散热,否则散热不均匀会导致电池单体的寿命不同。像F3DM和E6那样把电池平行放在车底无疑是最科学的。所以把纯电动车和插电混动车的电池放在车头或车身内不容易均匀散热的地方是不成熟的方案。另外对锰酸锂电池电动车的前途俺不看好,耐热性和寿命就不多说了,安全性问题俺有一个邪恶的想法:3万5万辆的锰酸锂电池电动车可能没什么问题,但市场容量达到10万20万辆的时候,一旦有一辆爆炸或燃烧,锰酸锂电池就全完了。这绝对比笔记本电池爆炸严重得多。


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    • 家园 散热的确是一个超级关键

      这个就是电池做不大的原因。原来有人冒险承接了大型公交车能跑300公里的电池。但是,试验的时候,发生爆炸现象。那可是要炸死人的。

      最让人头疼的事情是即使可以通过水循环散热,锰酸锂电池的导热性却并不强大到不会引起爆炸。结果只能往薄里做,这样又增大了电池串联放电的电控难度。

      不过,试验条件下,能达到80%的能源利用率。而最好的柴油发动机也不过14%。

      一句话,有困难,有前途。

    • 家园 帮你顶一下

      电池爆掉问题也不大吧。我记得A10的飞行员座椅下就有钛装甲,日本人也可以弄个什么装甲防护。

      说点严肃的,你说到的电池一致性,看起来好像是个大问题。前些天看到一个报道,说比亚迪的。里面说因为比亚迪的电池工序中人工比重太高,所以电池一致性很难保证。好像是因为一个涂层的均匀性不好,远远比不上机器涂层的一致性。在手机这样的应用中不明显,但是如果是100个电池串联就明显了。我当然不懂电池,不过这个说法听起来有道理。所以就有一个问题,为什么不稍微增加一点并联?比如两两并联一组,50组,再串起来,是不是对一致性要求可以稍微低一点?不过电流肯定会高。无论如何,100个电池串起来,有点走钢丝?

      • 家园 好久不见老兄了,问候一声

        电池制造的涂布工序不可能是人工的,都是用涂布机,其质量当然是日本的好,所以一致性上日本的产品要好。现在发现一致性问题也不是什么致命问题,其可以用电子补偿来解决内阻的不一致问题,好像比亚迪还可以单独的换电池。

        用串联是为了获得高电压以减小电阻损耗(与电压的平方成反比),所以50组会大大增加电阻损耗。

        电池目前最大的问题是成品率不高,质量不稳定。

        • 家园 马上要回国了

          这个学期女儿上幼儿园,老婆一个人带女儿,太辛苦。回去算了。又要开始找工作了,祝我好运吧。

          • 家园 祝福一下!
          • 家园 祝好运
          • 家园 我们这个年纪的不容易啊

            我也在考虑是否让儿子回国受教育。

            祝你好运,你这个专业的现在在国内很好找,每个汽车厂都在大力发展发动机,你在国内将大有所为。小心的做各方面的资料收集。

            • 家园 多谢了兄弟

              因为多半只能在北京找,也很不容易。兄弟是搞增压的,希望能稍微好点。尽人事,听天命,不要饿死是真的。

              • 家园 国内有山寨的电控增压,不知道有没有前途

                方法是

                在进气道弄个电动的空气泵,直接给进气加压。好处是省掉了废气涡轮,并且可以在任何转速下对进气进行增压。另外如果配合ECU,可以在不同的状态下用不同的增压强度。

                我觉得是挺有创意,不知道量产车用怎么样?

                现在好些人在淘宝上买,不过没有和ECU整合,也容易出问题。

                • 家园 没有见过,瞎说吧

                  这些天在忙答辩,刚弄完。要回国了才刚答辩完,我也是够能拖的。

                  你说的这个产品我不是很清楚,大致猜一下:应该是一个电机通过齿轮(或者皮带)提高转速,带动一个离心压气机。这里有效率和能量两个问题。

                  效率:离心压气机的效率可以轻松达到60~70%,甚至更高点。机械增压器的效率大概在50~70%左右。离心压气机稍微高点。考虑到用电驱动,有发电机和电动机的转换,估计会比机械增压器的效率低一点,但是不会太多。在工程应用的合理范围内。

                  能量:这是个比较重要的问题。举个例子:一台2升涡轮增压,增压度比较高的汽油机,5000转全负荷,涡轮轴上的有效功率轻松达到20kw。所以,我可以肯定,你提到的这个增压方案的压力一定比较低,考虑到离心压气机的流量特性,我估计这个方案匹配的流量段应该是发动机低速段,而且压力不会高。增压压力能到1.4个大气压?猜的。不过这个压力在低速段已经很好了。

                  仅以思路而言,个人感觉相当有趣。但是建议不要自行安装。自己安装的任何形式的增压器都是在吃厂家的安全裕度(包括爆震、排气温度、缸压),不安全。

                  因为没有看到产品和参数,都是瞎猜。说错了不要笑话。

                  • 家园 山寨嘛,积累不够就只能靠投机取巧

                    考虑到汽车发动机,配套发电机的功率,这个电动机不可能有20KW的功率,很可能自由几个KW的功率,给没有钱,又想玩车的人用用,不过挺危险的。论坛上说有这样改装,然后动力特性变化,控制不好处车祸的。

              • 家园 搞增压的就更不得了了

                发动机增压在国内也就是德国合资厂搞得好,别人都眼巴巴的看着。

                北京有好几家车厂:北京现代,北京福田,北京重型汽车,北京奔驰,还有各大汽车厂在京城的研究所。机会很多啊。

    • 家园 关注.
    • 家园 举证有误

      VOLT的十五度电只能跑64公里的由来(F3DM同样的电量号称可跑100km)

      这样比较不合理。

      Volt数据基于FTP cycle。

      F3DM据报道称是匀速跑出来的。

      没有可比性。

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