电池使用和充电技巧背后的底层逻辑(偏硬核)
1 24 发布于 山东 2024-10-30 14:58:54 只看楼主 热门标准
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作为一个2018年入手第一辆新能源的老玩家,在2023年又入手了BZ3,成为同时拥有三元锂和磷酸铁锂的车主,使我在电池充电特性上了解的更深入,今天就来深入浅出的讲一下大家比较关心的电池和充电的一些问题,手打纯原创,感谢支持。

新车

老车

我刚入手新能源的时候三元锂还是523体系,可能大家对锂电池体系有些陌生,比如三元锂的路线经历了523普通配方和811高镍的转变,但是我个人还是比较倾向于老的体系,因为它的日历寿命和循环稳定性更强(我的老车就是523体系的,到现在6年了,在我的养护下电池只衰减了6.3%),这里就稍微简单展开一下数字的意义,5代表镍的含量,它负责提高能量密度和电化学活性;2代表钴含量,它可以稳定层结构,提高循环性和倍率性能;3代表锰,它负责提高安全性热稳定性,降低热失控风险,坚固内部整体结构稳定。看到这里我想大家就会明白为什么它后来朝着811发展了,因为资本一直在迫切追求高的能量密度,单位重量下可以储存更多的电量,从而忽视了一些寿命和安全性。

在不同的历史时期,我国三元锂和磷酸铁锂的市场份额可以说是此消彼长,这也从侧面反映了我国锂电市场的成熟度。其实在2017年之前,可以说磷酸铁锂是占绝对话语权的,那时候三元锂还没得到很快的发展,直到2018年开始,新势力如雨后春笋般的涌现,资本的力量使得在随后的四年中三元锂得到了重用,随后也催生了高镍811,结果大家也都知道,电动车自燃的阴影就此成为油车车主抨击电动车的把柄。时间来到了2021年,可以说这一年是中国锂电产业由年轻走向成熟的关键一年,这一年市场开始重视安全性和成本,改良型的磷酸铁锂开始回到了主导市场,时至今日,仍占据着大半壁江山。

说了这么多,到底我们应该怎么使用这两种不同的电池呢?在充电的时候我们应该注意哪些问题呢,我经常看到车友群的车主提这些问题,下面我就来详细说说:

首先从电化学角度,两种电池都害怕高温,这就是为什么咱们在夏天快充的时候空调会自动启动来给电池降温的原因,如果非要分个高下,三元锂更怕一点,因为当内部温度上升到到70度左右,就足以影响三元锂的层状结构,使其造成不可逆的损伤了,而且容易发生热失控。相比之下磷酸铁锂可以短期忍受这个温度,热失控的温度阈值也提高到了一两百度,其实这也是相比之下磷酸铁锂内部电化学反应不活泼导致的,你可以把它理解为一个非常矜持的女孩,特别慢热,而三元锂就非常奔放了。那么矜持的磷酸铁锂会导致什么问题呢,对了,就是冬天有电放不出来,相当于封印住了20%-30%的电量。我测试过在零下15度的环境里,磷酸铁锂的放电容量会比常温25度减少27%,同样温度的三元锂仅仅比25度的时候少了14%。

再说到低温环境的使用,其实在低温环境下使用大电流充电对电池的伤害也是很大的,这会造成析锂的发生,减小了容量,锂枝晶还容易刺穿隔膜造成电池内部短路。那么现在咱车上BMS是怎么做策略的呢?其实有两种,2020年之前的车往往会采取保守的策略,快充插枪之后先加热电池,温度上升到25度才真正开始充电,显而易见,这样速度就很慢了,但是可以优先保证不会造成低温充电析锂。后面出的新车策略就会稍微激进一些,包括咱的BZ3在内,都是采取边充电边加热的策略,先以小电流充电同时加热,过程中慢慢提高电流,当温度达到25度立刻开启大电流充电,这样效率会提升很多,在析锂方面由于磷酸铁锂有得天独厚的优势,改良后把析锂的程度控制的很好,几乎不会对电池安全造成影响了。实际上咱们BZ3冬天在使用家充的时候尽量把电池保温打开,这样虽然费一点电,但是可以保证开车的时候电池在最佳工作温度。

我们在组装户外电池的时候使用加热片叠放在两块电池中间

新能源车一般采用对电池冷却液进行即热的方式

BZ3冬天开电池保温,会额外用一点电来加热,可保证最佳工作温度

最后再讲一下电池的均衡问题,有很多人可能不理解为什么车要进行均衡,手机就不需要均衡,其实很简单,手机是一块电池。就拿咱们BZ3来说,三百多伏的电压平台,本身磷酸铁锂的满电电压就低,是由百十个的小刀片电池串联而成的。由于磷酸铁锂本身的放电电压曲线非常平缓,这就造成了只读取电压数据进行容量的判断变得非常困难,通俗来讲就是它在放电和充电过程中电压变化很小,不容易从电压去判断它们每个是否充满或放空,而三元锂就非常不同,充电和放电的电压变化非常线性,用单体电压去判断它们的饥饱程度比较准确。所以说我们在给磷酸铁锂的车充电的时候,经常会出现个别电池已经充满了,大部分电池还没满的情况,此时BMS会监测个别高电压电池,如果超过安全值,就判断不能再充了,即使还有一些没充满,因为此刻要保护高压的电池了,表现就是从90%多直接跳到100%。放电的时候也一样,当BMS监测到个别电池电压过低的情况下,及时大部分电池还有电,BMS也会强制断电,这也是为了保护低压电池不造成过放损害,表现就是车电量还剩个位数,但是无法继续行驶。那么为了减少这些“个别”家伙的出现,我们就要经常做均衡,方法也很简单,就是经常用慢充去充满,其实使用快充充满也是可以的,但是效果不如慢充好,因为慢充电流小,充电过程的电压的监测会更精细,BMS更来得及用均衡电阻去平衡电压。

两种均衡方式

经常做均衡会让电池组的每个电池保持一致的饥饱程度,使得电量表能更真实的反映电池组的实际荷电状态,用车体验会更好,也能减少个别的过充和过放现象,延长电池组的整体使用寿命。

  • 用车经验
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