掌握规律,关于电动汽车电压容量及电池倍率的选型

飞亮智能

在接触世界上所有奇妙产品设计公司的过程中,很多公司有很好的创意,但对于电池的设计选择总不是那么清晰,或按照自己的维度来定义,或借鉴别人产品的设定。电池作为能源最重要的环节,是有它自身规律的,如果掌握了这个规律,那么产品的效率就会充分发挥,可能出现的隐患会大大减少。

现在一般民用产品都基于锂电产品来选择,一是由于其电容量的发展,二则是大规模应用之后单位容量的价格到了可以接受的程度。我们下面就锂电池在产品定义选择中需要依据的一些规律。

电动车的电压直接决定了电机的转速,但是高电压相应的控制器和锂电池比较贵,而低电压的转速又太慢,电压高了可以减少需要的电流,也就是可以省电一些。容量在可能的情况下,当然是越大越好;不过电池容量越大,经济性也就不好了。

电池倍率

除了以上两个最重要参数之外,下面的这个参数是我们本次需要了解的重点,也是很少能注意到的——锂电放电倍率。

锂电放电倍率一般是指在某规定电压平台之上锂电最大放电电流与电池容量之比,电池放电倍率是电池本身的性能参数,跟电池串并联无关,也就是说通过电池串并联可以改变电池组电压和放电电流,但无法改变电池组的放电倍率。对于基本的电芯来说放电倍率大小只是其内阻大小的一种表达形式,放电倍率越大内阻越小。

可用以下方法简单计算放电倍率: 考虑锂聚合物电池安全放电截至电压一般为3.3V,取放电电压平台为3.3V(所取电压平台要保证电池在此电压下连续放电不会发热损坏,就是所谓的持续放电能力,不是瞬时放电能力)。考虑最佳状态电池刚充满电4.2V,如果放电使其端电压为3.3V,那么电池本身压降为0.9V, 最大放电电流I=0.9/r,r为电池内阻, 放电倍率=I/Q,Q为电池容量, 放电能力相同指在3.3V平台上放电电流相同,由上面可以得出电池内阻相同,所以说对于单节电芯放电倍率只是电池内阻的一种表达形式。实际上电池内阻是随着充放电过程有变化的,因此放电

倍率也只是大概值,一般都是最佳状态下能达到的数值。 拿我的11.6AH、3S、10C锂电来说,充电时显示内阻变化范围大约为25-37毫欧之间,考虑到电线和接口电阻的影响单节电芯内阻应该在8-12毫欧之间,取放电电压平台为3.3V,最佳状态内阻8毫欧,电池刚充满电4.2V,则: 最大放电电流I=(4.2-3.3)/0.008=112.5A, 放电倍率=112.5/11.6=9.7C。

如果取不同放电电压平台做标准,用不同内阻值都会影响到最后计算出的放电倍率,还是我上面那块8-12毫欧的电池,取不同值计算结果: 1)内阻

8毫欧,放电平台3.0V,则放电倍率为12.9C; 2)内阻8毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为9.7C; 3)内阻8毫欧,放电平台3.5V,则放电倍率为7.54C; 4)内阻10毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为7.76C; 5)内阻12毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为6.47C; 因此电池放电倍率与测试所选取的标准有关。 测量电池内阻时如果接口接触不好会有较大影响,因此测量时要确保接口接触良好,电池内阻也会随充电过程变化,一般测量时电池组电压越低(串联的少),放电倍率越大,由接口和电线电阻引起的误差也越大(本质就是电池组内阻越小,接口和导线电阻所占的比例越大)。 

就最大放电电流来说(同样电压):10AH(10C)=5AH(20C),因为它们的内阻是相同的,比较最大放电电流时要通过容量乘以放电倍率来比较,而不是仅仅通过放电倍率来比较,比较最大放电电流的本质是比较电池内阻大小,就像1m口径的水桶0.5倍口径的出水管没有3m口径水桶0.2倍出水管出水量大一样。但就实际使用来说同样玩一会容量低的电池电压下降要比容量高的快,但有些人实际过程中觉得5AH(20C)的会比10AH(10C)更暴力,更来劲,这其实不是电池放电能力的问题,是因为5AH(20C)的会比10AH(10C)电池重量轻,因此车的操控性、灵活性和加速性能强一些,所以感觉更暴力。如果仅仅是拿车直线飙高速的话两种电池开始时可能没多大差别,但玩一会后测一下电压就会发现大容量单节电池有4.0V,小容量的可能就只有3.8V了,电压的差别对无刷电机的影响大家都明白。所以要想测试车的极速除了场地选好以外电池要用新充满电的电池,最开始时跑的最快。

因此如果对电池尺寸和重量没有严格要求的话可以通过增加容量来提高放电电流,放电倍率有持续放电倍率和短时放电倍率之说,许多商家会以短时放电倍率来忽悠人,另外电池放电倍率越大技术要求越高价钱也越高,所以有些电池虚标也会越高,就像容量虚标一样,相反市场上放电率低的电池虚标会小一些,所以增加容量来增大放电电流比增加放电倍率来的可靠,大容量电池可以玩很长时间不用换电池,而且大容量相对低一些放电倍率的电芯价钱也不是很高。

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