车载电源系统被划分成低压系统以及高压系统,低压系统涵盖12V,24V以及48V车载电源,当中12V车载电源主要是运用在乘用车方面,24V车载电源主要是用在所涉及的工程车,重汽以及重卡等商用车领域,48V车载电源主要是被用于新能源汽车范畴。这三者所存在的关系是,12V和24V车载电源适用的车辆存在着差异,而48V车载电源是缘于要满足日益增长的车载负载需求,更为严格的排放法规以及更好的性能和效率,从而替代12V或24V车载电源。
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本文聚焦在12V车载电源,即所谓的小电池/12V蓄电池。
1 12V车载电源有什么用?
车内用电设备的电源,像车窗、照明、灯光、仪表以及各个控制器等,是由12V车载电源一方面主要提供的,另一方面它还给发动机的起动机提供电源。对于不同能源类型的车型而言,12V车载电源的作用存在一点差异,主要体现在是否要给发动机的起动机供电以及其充电方式上,情况如图所示:
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有的车辆类型,也即传统燃油车以及部分混合动力车型,是需要12V蓄电池去给发动机的起动机供电的,然而纯电动车和部分混合动力车型并不需要;此外,针对传统燃油车而言,是由发电机给12V蓄电池充电的,可其他车辆类型却是由动力电池经DCDC给12V蓄电池充电的。接下来,再汇合更具体的整车运行状况去弄明白12V车载电源的应用情形:
举例来说,针对某一款特定型号的纯电动汽车,在整车处于各不相同的工况之时,其低压用电的需求情况会呈现于下面的表格之中:
:12V低压锂离子蓄电池在电动汽车中的应用
通过上述对12V车载电源功能的详细了解,我们知晓,无论何种类型的汽车,12V车载电源都是不可缺少的零部件。当前,12V车载电源常采用铅酸蓄电池,因其技术成熟、安全且成本低。然而,随着汽车电动化与智能化的迅速发展,一方面,越来越多地用到传感器、控制器和执行器,致使供电负载增大,原有低压电源系统架构需升级,另一方面,更为严苛的环保法规与标准出台,使得12V锂电池渐被用作替代方案以契合环保法规要求。下面我们就来详细了解下这两类低压蓄电池:铅酸电池和锂电池。
2 12V铅酸电池
1918年,是12V铅酸电池历史起始探寻点,当时,哈德逊汽车公司,开始运用6V铅酸电池,为车载电灯以及起动机,供应电力,到了1950年之后,鉴于发动机排量持续增大,6V铅酸电池,已然无法契合发动机启动电源的各项要求,于是,汽车工程师,借助将两个6V铅酸电池进行串联的方式,来化解这一难题,如此一来,电压便成为了12V,一直沿用到如今。
12V铅酸电池主要有两种类型:
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12V 铅酸电池存在几个关键性能指标,一是电池容量,12V 铅酸电池的容量大概在 1kWh 上下,发动排量较大或者属于高档车型的供电需求会多一些,之所以电池容量会相对高一点是由于此,如果电池容量不足,就极有可能致使无法启动发动机;二是自放电率,也就是电池的电荷保持能力,我们都清楚车辆长时间不开会出现小电池馈电的状况,这是源于小电池会自放电,自放电率越低小电池的电量保持能力就越强大;三是循环次数。一般而言,12V铅酸电池的循环次数处于300至500次这个范围,通常来讲,使用1年份到2年份从而就需要去进行更换,12V铅酸电池能够保持长久兴盛而不衰落,它的主要优势存在着:
可是,伴随新能源汽车迅猛发展,车用电器数量日益增多,如此一来,致使12V铅酸电池容量不足,充放电循环愈发频繁,进而使得小电池更易出现故障。
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上面不难发现,传统燃油车与电动汽车对低压蓄电池性能要求存在差异,这致使铅酸电池优势再度减弱,动力电池大规模采用锂电池后,锂电池技术愈发成熟,并且锂电池能量密度更高,循环寿命更长,污染更小,于是逐渐出现用12伏锂电池替代12伏铅酸电池的情况,特别是最近,全球唯一!比亚迪插电混动车用上12伏磷酸铁锂电池!
3 12V锂电池
此次比亚迪第五代 DM - i 发布会所提及的 12V 磷酸铁锂电池,就以它为例来说,磷酸铁锂电池是锂离子电池的一种,它采用磷酸铁锂作为正极材料,其具备的优势在于:
故而,比亚迪针对其插电混动车型所运用的12V磷酸铁锂电池,宣传的亮点存在着。
重量是2.2千克,跟传统铅酸电池比,它的重量减轻了差不多10千克。自放电消耗特别低,每月是0.02kWh,是铅酸电池消耗量的五分之一。充放电效率高达94%,和铅酸电池比提高了9%。循环寿命超过3000次,这大致意味着在车辆使用寿命内,车主不用更换启动电池。比亚迪给这款电池提供6年或15万公里的质保。
和12V铅酸电池相比,12V锂电池的充放电控制极为关键,这和动力电池(大电池)相同,都要对其状态参数SOC和SOH开展监测与估算,所以一般也得配备BMS系统,实时监测电池指标并实施动态管理。若电池电量不够,能够借助动力电池给12V锂电池补电,进而保证车辆就算长时间停放,也不会出现无法启动或者打不开车门的状况。最终针对12V锂电池类别,能够参照具体的动力电池种类,要是打算深入钻研锂电池能够参考:经典综述尽情放送:踏入锂电池之门,需从这十篇综述起始!
4 小结
从长远角度看,伴随汽车电动化以及智能化的迅猛发展,12V 铅酸电池的使用瓶颈呈现出增大的态势,特斯拉与比亚迪均在 12V 锂电池替换传统铅酸电池方面投入精力,还有 12V 锂电池具备免维护以及不亏电等特性,这对于用户而言会愈发具备吸引力,如此一来 12V 车载电源铅改锂的趋势便清晰明了。
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