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                  帶你深入解讀比亞迪秦電池技術

                  發布時間: 2016-01-25 09:24:53    來源: 高工鋰電網
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                  [摘要]自2015年以來,中國新能源汽車市場進入爆發期。根據中汽協的統計,2015年中國新能源汽車生產340471輛,銷售331092輛,同比分別增長3.3倍和3.4倍。

                   

                    自2015年以來,中國新能源汽車市場進入爆發期。根據中汽協的統計,2015年中國新能源汽車生產340471輛,銷售331092輛,同比分別增長3.3倍和3.4倍。作為中國新能源汽車的排頭兵,也是唯一能與在國際上風光無限的特斯拉相媲美的企業,比亞迪的新能源汽車也大受追捧。

                    據乘聯會數據顯示,2015年全年,比亞迪新能源汽車累計銷量近6.2萬臺,同比增長234.7%。其中,比亞迪秦賣出近3.2萬臺,同比增長116.3%,自上市以來累計銷量近4.7萬臺。這些銷售數據表明,比亞迪秦幾乎支撐了公司新能源車的“半壁江山”,同時也成為當前中國新能源乘用車中最受消費者歡迎的車型。

                    從消費者的反饋來看,秦的熱銷主要得益于行業標桿式的優異性能表現:百公里加速5.9秒,百公里油耗僅1.6L,純電狀態下續航里程70公里。而支撐秦實現性能的核心零部件之一--磷酸鐵鋰電池功不可沒。

                    秦所采用的磷酸鐵鋰電池屬比亞迪自產,過硬品質為鋰電業界所熟知。事實上,作為全球最先實現磷酸鐵鋰電池產業化、最早將相關車型投放市場的車企,比亞迪磷酸鐵鋰電池技術及制造工藝均屬世界領先水平,并深刻影響著中國動力電池路線選擇及發展進程。

                    比亞迪在磷酸鐵鋰電池上的深刻造詣,得益于領導人王傳福建立起的強大研發體系,同時打造了從材料、電池制造、PACK、電池管理系統到整車的完善產業鏈,故而在每一個環節都能精益求精、提升電池品質。

                    舉個例子,動力電池性能表現取決于材料的選擇及制造工藝如何。比亞迪擁有電池關鍵材料核心技術,而動力電池生產線設備也大多從國外進口(在行業里并不多見),一臺設備少則幾百萬元,多則上千萬元,而高端設備能夠更好地保證動力電池一致性、安全性。在新能源汽車市場行情持續火爆、動力電池大規模量產的當下,比亞迪還率先實現生產線的自動化、智能化。

                    毋庸置疑,當前新能源汽車市場正在快速發展中。但需注意的是,新能源汽車發展歷程尚短,仍屬于新生事物,終端消費者難免對其有諸多不解,甚至因不解而走進認識誤區。

                    客觀來看,無論電池品質高低,電池電量都會受到三大因素的影響:

                    1、不同駕駛習慣影響電池耗電量。車主開車應盡量用經濟模式,少急加速急減速,讓電池電量盡可能地釋放;

                    2、溫度影響電池性能及容量。不同材料的電池,面對氣溫過低或過高的工況時,性能及電量都會受到影響。需提醒的是,溫度越低,可發揮的電量越低,充電時間也越長。同時空調耗電也會影響電池電量;

                    3、電池電量正常衰減。行駛里程越長,電池電量衰減越大。車輛長期存放電池電量也會有所減少。

                    經過消耗及正常衰減后,電池電量不如標稱電量是可以理解的。若刨去上述影響因素,消費者仍自測電量有問題,則很可能走進了這些誤區,事實上:

                    1、初始電量并不等于充電電量,鑒于電池安全角度考慮,電池的初始電量中,生產廠家會保留一部分電量不被使用。如果消費者看到充電電量不如初始電量,就說電池初始電量虛標,這對電池生產廠家不公平;

                    2、電表充電量也并不等于充電電量,國內普遍使用的監測設備精度不夠,電池實際電量與電表顯示數據存在差異。若消費者在不合適的條件下采用精度不夠的設備監測電池電量,數據自然會同電池實際電量存在差異。

                    為幫助消費者更好地理解電池電量(尤其是磷酸鐵鋰電池電量)及在實際應用過程中可能發生的變化,下文將從技術角度具體分析:

                    1、基于安全和性能考慮,電池初始電量與實際電量有差別

                    根據GB/T31486-2015電池新國標定義,新出廠的動力蓄電池有“初始容量”,即在室溫下,完全充電后,以1I1(A)電流放電至企業規定的放電終止條件時所放出的容量(Ah)。如果電池容量寫著50Ah,1I1(A)就是50A,2I1(A)就是100A,以此類推。

                    初始容量乘以電池包總電壓,即標稱電量。

                    測試電池電量有嚴格要求,測試環境應為:溫度為25℃±2℃,相對濕度為15%~90%,大氣壓力為86-106kPa。而相關測量儀器、儀表準確度要求有:電壓測量裝置,不低于0.5級;電流測量裝置,不低于0.5級;溫度測量裝置,±0.5℃;時間測量裝置,±0.1%。

                    為保證電池安全,會在標稱電量基礎上出現電量冗余。這意味著電池會保留一部分電量,這部分電量不能被使用,比如原來是100,可能給你用的只有90甚至80。

                    這部分保留容量是出于安全的目的,電池既不能充的太滿,否則可能會充電控制系統出點故障而導致過充電,可能導致安全問題,同時也不能放的太空,考慮到車輛在沒電以后還可能長期存放。為保證電池不被過放電而影響安全和性能,必須在消費者認為的0%以下還保留少量的電量。

                    另外,由于電池材料的特性,如果電池一直在使用電壓范圍內滿充滿放,相對于在充放電兩端都保留一些電量的做法,其使用壽命會顯著降低。“月滿則虧,水滿則溢”就是這個道理。

                    據悉,特斯拉在上端保留10%,底部也保留了10%,它顯示的100%,實際上只有電池真實電量的80%。比亞迪磷酸鐵鋰電池的安全性較高,所以在上端只保留了2-3%的冗余,底部保留比特斯拉要少,大約6-8%。

                    所以,新能源汽車“電量冗余”一下會去掉了10%-20%的電量,所以這個才是車主拿到車后真正可使用的電量,而不是公告里的標稱電量。

                    2、綜合考量下,磷酸鐵鋰電池為主流動力電池選擇

                    電池電量是與續航里程直接相關的指標,電量高,續航里程長;電量低,續航里程短。以下以特斯拉的三元電池和比亞迪磷酸鐵鋰電池為例進行講解。

                    特斯拉采用的是松下的三元電池,而當前以比亞迪秦為首的國內新能源汽車動力電池的主流選擇是磷酸鐵鋰電池,兩者電池本質特征的確有差別。

                    磷酸鐵鋰工作電壓范圍4.2 V-2.0V,三元材料工作電壓范圍4.2V-2.5V。圖1是磷酸鐵鋰和三元兩種材料的電壓-容量曲線,磷酸鐵鋰的電壓大部分時間內基本不變,三元材料電壓變化較大。

                    三元材料活性程度比磷酸鐵鋰材料要高,三元電池能量密度(能量密度與電量概念有差別,能量密度是提高電量的關鍵因素)也比磷酸鐵鋰電池要高,但同時更容易引發熱失控,即安全性相對差些。

                    也許有消費者要問,動力電池同時兼顧能量密度及安全性不行嗎?技術人員只能遺憾地回答:衡量電池性能最重要的五個指標是能量密度、倍率性能、壽命、安全性、價格,這五個指標處在一個相對穩定的雷達圖里,難以兼得。要想提高電池其中的某些指標,就得犧牲其他指標。

                    要想完全顛覆這一原理,除非電池技術有革命性的顛覆,不用在同一個電化學體系里考慮問題。但鋰電池大規模產業化至今已有20余年,是經過實踐檢驗的較為成熟的電池類型,是難以輕易被超越的。雖然很多媒體時不時地曝出前沿的電池技術,但那些技術基本都是實驗室里的技術,難以實現產業化。

                    言歸正傳,相較于磷酸鐵鋰與三元電池的性能表現,兩者有著各自的優缺點。而磷酸鐵鋰電池之所以仍然占據中國動力電池市場的主導地位,與其安全性能較好、制造工藝更加成熟、實踐積累更多密不可分。

                    國內車企之所以選擇了與特斯拉不同的動力電池路線,即磷酸鐵鋰電池路線,也是經過多方面綜合考量的結果。比亞迪作為磷酸鐵鋰電池的領軍企業,技術水平國際領先是無爭議的。消費者當客觀理解磷酸鐵鋰電池電量有上限的原因。

                    3、不同駕駛習慣影響電池電量

                    不同駕駛習慣中的“急加速急減速”,意味著電機要轉更快,需要電池給它更多的電,結果有幾個百分點的電就放不出來,當然會影響電池電量。所以比亞迪迪車會里曾經有一個口訣,是教車主們如何省電的,大概意思是要盡量用經濟模式,少急加速急減速,讓電池電量盡可能多地釋放出來。

                    不過,這部分電也沒有消失不見,下次用比較平穩的方式開車,它依然還在。下圖2給出了大功率放電后,再接著用小功率放電的數據。

                    4、低溫對電池性能有顯著影響

                    除了大功率使用和小功率使用的區別之外,另外一大電池電量殺手叫溫度。2014年有個論壇,叫“低溫環境純電動汽車發展與應用論壇”,其中有專家提到,低溫是電池殺手,并提到了低溫對電池性能的影響。

                    所以在低溫下,電池能充進去的電量會降低,同時放出的電量也會降低。廠家為確保低溫下安全充電,往往會降低充電電流,從而大大延長了充電時間。

                    值得注意的是,電動車冬季空調供暖有電池提供能源,一般空調功率2kw-3kw,差不多半小時就消耗一度電。

                    5、長時間使用后的電池電量變化

                    前面提到的電量冗余、不同駕駛習慣導致的功率大小、溫度的影響等,都在靜態的圍繞電量在說事,那么用車1年后,3年后,電池電量又變為多少?

                    實測電量不易:上文已經詳解了各種關于電量的數據、影響因素,也許有車主想親自測量自己愛車電池的電量,或許有些懂高壓電甚至已經自己動手實測過了。但所得數據背后的測量系統是否可靠,是否測得準。

                    如此看來,電池電量真不是那么容易測算出來的,或許有朝一日待相關專業企業開發出便宜而靠譜的電表時,車主才能自己精準測試愛車電池容量。

                    總結:公告里的標稱電量只是說明電池剛剛出廠時的電量,它真實發揮的電量估計只有80%左右,受駕駛習慣和環境溫度影響也很大,再加上衰減一部分,用于行駛的電量自然越來越低,這是和燃油車不一樣的地方。

                    比亞迪秦屬中國新能源乘用車領域銷量最高的一款車型,廣受市場好評。比亞迪也成為中國唯一可以與特斯拉相媲美的車企。值得一提的是,比亞迪掌握的世界頂尖水準的磷酸鐵鋰電池技術成為消費者選擇秦的重要推動力。

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