對(duì)于經(jīng)常用純電車跑運(yùn)營的卡友來說,想必都會(huì)有一個(gè)共同的用車習(xí)慣:那就是能用慢充不用快充,少用快充會(huì)對(duì)電池好!
尤其是在運(yùn)輸領(lǐng)域中的純電商用車,其使用特性導(dǎo)致了純電商用車每日可能需要多次充電補(bǔ)能,這個(gè)時(shí)候就有很多卡友會(huì)產(chǎn)生糾結(jié),到底該不該用快充?快充對(duì)電池到底有什么傷害?我應(yīng)該怎么正確地充電?那么今天,給各位卡友做個(gè)小科普,主要分析以下幾個(gè)方面:
● 電池充電到底是什么原理?
● 快慢充的決定因素是什么?
● 快充是否會(huì)傷電池?
● 如何正確地給電車充電?
當(dāng)然,今天小編討論的內(nèi)容是從理論層面出發(fā),更多是代表一個(gè)“通常情況”,如果您有任何的見解,歡迎在下方評(píng)論區(qū)留言討論!
充電到底是什么原理?
簡單來說,目前在純電商用車之上,大多采用鋰電池技術(shù)(磷酸鐵鋰、錳酸鋰等),鋰電池的充電和放電均為化學(xué)反應(yīng),通俗的講就是鋰離子在正極和負(fù)極之間的脫嵌與嵌入。和咱們?nèi)粘K玫氖謾C(jī)電池類似,鋰離子通過電解液在正極-負(fù)極-正極之間來回運(yùn)動(dòng),在這樣的過程中釋放和存儲(chǔ)能量。

充電過程

1,當(dāng)給鋰電池充電時(shí),正極上的鋰原子會(huì)分解成鋰離子和電子。鋰離子通過電解質(zhì)移動(dòng)到負(fù)極,而電子則通過外部電路(如充電器)到達(dá)負(fù)極。
2,在負(fù)極,鋰離子與電子結(jié)合形成鋰原子,并嵌入到負(fù)極的材料中(通常是石墨)。這個(gè)過程使負(fù)極處于富鋰狀態(tài)。

放電過程

1,當(dāng)鋰電池放電時(shí),嵌在負(fù)極材料中的鋰原子會(huì)重新分解成鋰離子和電子。鋰離子通過電解質(zhì)回到正極,而電子則通過外部電路(如用電設(shè)備)回到正極。
2,在正極,鋰離子與電子結(jié)合形成鋰原子,并嵌入到正極材料中(如鈷酸鋰)。這個(gè)過程使正極恢復(fù)到高電位狀態(tài)。
(脫嵌與嵌入過程小科普:純電車在充電時(shí),電池組中的鋰離子從正極脫嵌,通過隔膜從正極移動(dòng)到負(fù)極,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,放電時(shí)鋰離子以相同方式反向嵌入正極。)
這種過程和咱們?nèi)粘K玫氖謾C(jī)電池類似,鋰電池具有高能量密度、長循環(huán)壽命和相對(duì)穩(wěn)定的性能。同時(shí),由于鋰電池在充放電過程中不涉及金屬鋰的溶解和沉積,因此其安全性也相對(duì)較高。
什么是快慢充 決定因素有哪些?
了解完了鋰電池充電原理之后,接下來,我們再來看看什么是快充和慢充。目前,電動(dòng)汽車主要有兩種充電模式:快充和慢充(超充屬于快充的范疇),不管快充還是慢充,都是在外部電能的作用下將電芯正極的鋰離子遷移到電芯負(fù)極的過程。而快充和慢充的區(qū)別就在于充電過程中電芯正極鋰離子Li+遷移速度的快慢。
平時(shí)說的慢充就是用標(biāo)準(zhǔn)充電電流進(jìn)行充電(一般是交流電),而快充用高于標(biāo)準(zhǔn)充電電流數(shù)倍至數(shù)十倍不等的電流進(jìn)行充電(一般是直流電)??炻渲g的衡量單位用充電倍率(C)來表示。充電倍率(C)是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)充電至其額定容量時(shí)所需要的電流值,它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù),即:充電倍率(C)=充電電流/電池額定容量。
通過這個(gè)公式我們不難看出,充電電流越大,充電速度越快。所以我們可以得出,快充就是在短時(shí)間內(nèi)為電池充入大量電量,它的充電功率大,電流和電壓都相對(duì)較高,充電時(shí)長也就越短。
不過我們需要知道的是,快充并不是從0-100%都是通過大電流充電,大多都是分成三個(gè)階段:1,預(yù)充電狀態(tài);2,大電流恒流充電;3,恒壓充電。如果咱們卡友關(guān)注充電速度變化,我們就會(huì)看出一開始充電的速度快速攀升;然后到達(dá)峰值之后恒定;之后隨著電量越滿,充電速度就會(huì)越慢。
值得一提的是,充電時(shí)間由電壓和電流共同決定,充電時(shí)間=電池能量/充電功率。因此,增大充電功率可以縮短充電時(shí)長,而充電功率由電壓和電流共同決定:功率=電壓X電流。所以想要縮短充電時(shí)間,有兩種方法:大電流和高電壓。
大電流快充和高電壓快充是快充技術(shù)的兩種主要實(shí)現(xiàn)方式,它們之間存在一些明顯的區(qū)別,首先是成本問題:高電壓快充則是通過提高充電電壓來實(shí)現(xiàn)快速充電。充電樁層面,只需要把原本低壓的部分換成耐高壓的、更改充電模塊即可,整體改動(dòng)較少,成本相對(duì)可控。
其次是原理方面的區(qū)別:大電流快充是通過提高充電電流,保持充電電壓不變或略有提升,從而提高充電功率的技術(shù)方案。這種方案可以直接將適配器端輸出的直流電輸入到車端或手機(jī)端,無需二次轉(zhuǎn)換,節(jié)省能量損耗和散熱問題,同時(shí)也減少了對(duì)元器件的耐壓要求。
最后是散熱方面:由于大電流快充電流較大,根據(jù)焦耳定律(Q=I2RT),電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電流的二次方成正比,因此大電流快充對(duì)于散熱要求非常高,而高電壓快充由于電流相對(duì)較小,散熱問題相對(duì)較輕,目前則更廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域。
快充真的傷電池嗎?
那么快速充電是否會(huì)傷電池?首先我們要明確的是,電動(dòng)車的電池組其實(shí)跟咱們手機(jī)電池差不多,電池用久了,經(jīng)過了多次的充放電、壽命都會(huì)相應(yīng)降低,究其原因,離不開鋰電池之中一個(gè)叫電芯析晶(鋰枝晶)的情況出現(xiàn)。
前文介紹過,鋰離子電池運(yùn)作的本質(zhì)就是鋰離子在正負(fù)極之間的運(yùn)動(dòng),然而在充電過程中,受制于材料的限制,嵌鋰的過程是不均勻的,鋰離子可能會(huì)在負(fù)極表面沉積,形成鋰金屬。當(dāng)鋰金屬不斷沉積,就會(huì)形成我們經(jīng)常聽到的電芯析晶(鋰枝晶)。
電芯析晶(鋰枝晶)的生長會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池在循環(huán)過程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定,破壞生成的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜,電芯析晶(鋰枝晶)在生長過程中會(huì)不斷消耗電解液并導(dǎo)致金屬鋰的不可逆沉積,形成“死鋰”,導(dǎo)致電池容量降低,降低電池使用壽命,而且甚至還會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部短接,造成電池的熱失控引發(fā)燃燒爆炸。
關(guān)于快充是否會(huì)傷電池這個(gè)問題,小編查了許多資料發(fā)現(xiàn)。有一家電池研發(fā)公司進(jìn)行過快慢充實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明使用快充并沒有更多地對(duì)動(dòng)力電池造成損傷,另外還有一家名為“Recurring Automatic”的美國研究機(jī)構(gòu)就對(duì)上萬輛特斯拉汽車進(jìn)行了跟蹤和記錄,最終驗(yàn)證的結(jié)果也是用快充和慢充對(duì)電池使用壽命的影響是相當(dāng)?shù)摹?/p>
其實(shí),單純說充電樁和電池來說,快充不可避免地會(huì)出現(xiàn)電池充放電時(shí)的物理變化、高溫等問題的出現(xiàn),肯定會(huì)損傷電池,那么為什么會(huì)出現(xiàn)快充和慢充對(duì)電池使用壽命的影響是相當(dāng)?shù)倪@一結(jié)論的存在?原因在于電池管理系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)也稱為BMS(Battery Management System),是連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶。它的主要作用是提高電池的利用率,防止電池出現(xiàn)過度充電和放電情況,從而延長電池的使用壽命,并監(jiān)控電池的狀態(tài)。
● 資料顯示,電池管理系統(tǒng)的主要功能有以下五點(diǎn):
1,監(jiān)測電池狀態(tài):實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)電池組運(yùn)行過程中的重要信息,如電壓、電流和溫度等數(shù)據(jù),以了解每塊電池的性能和狀態(tài)。
2,控制電池的充電和放電過程:通過準(zhǔn)確的估計(jì)動(dòng)力電池組的SOC值(剩余電量),使電池的SOC值控制在30%~70%的工作范圍內(nèi),以優(yōu)化電池的使用效率。
3,故障診斷與報(bào)警:當(dāng)蓄電池組電量或能量過低需要充電時(shí),或蓄電池組的溫度過高、非正常工作時(shí),系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警,以防止蓄電池過放電或過熱而損害電池的使用壽命。
4,電池組的熱平衡管理:電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的有機(jī)組成部分,通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)。
5,一致性補(bǔ)償:當(dāng)電池之間有差異時(shí),系統(tǒng)會(huì)有一定措施進(jìn)行補(bǔ)償,保證電池組表現(xiàn)能力更強(qiáng),并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置,以便修理替換。
拓展一下:除了電池管理系統(tǒng)之外,對(duì)電池材料工藝的升級(jí)也可以增加電池的性能,比如目前熱度很高的硅碳負(fù)極概念,該概念有能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性、膨脹性低、導(dǎo)電性高、抗熱性好、符合環(huán)保要求等優(yōu)勢,可以顯著提升電池性能。
正確充電的姿勢有哪些?
雖然有電池管理系統(tǒng)和新材料可以在電池壽命周期中降低快充對(duì)電池的影響,但是小編認(rèn)為,在我們卡友日常充電中,還是應(yīng)該采取合理的充電方式。但是,充電方式并沒有一個(gè)固定的“最佳”答案,因?yàn)樗Q于多種因素,包括你的用車習(xí)慣、電池類型、充電設(shè)施的可用性以及你對(duì)電池壽命的考慮等,那么,小編就為大家介紹幾條建議,我們卡友可以酌情考慮!
首先,我們先要了解我們車輛上的電池到底是哪種?不同的電池種類有不同的充電需求和壽命特性。同時(shí)也有著不同的充電策略。

其次,小編建議各位卡友“隨用隨充”。這種方式的好處是,它確保了電池始終保持在較高的電量水平,從而減少了電池深度放電的可能性,這對(duì)電池壽命是有益的。
再次,小編建議各位卡友“快慢交替”。雖然我們目前的純電商用車之上均配備了電池管理系統(tǒng),但是小編還是建議大家不要十分頻繁的使用快充,可以采用白天快充,晚上我們休息的時(shí)候采用慢充的方式。
最后就是一些常用建議,比如充電時(shí)間不能過久或者過短、盡量不要在高溫或者暴雨天氣下充電等等,純電車最佳的充電方法還是應(yīng)該取決于個(gè)人的需求和實(shí)際情況,咱們卡友應(yīng)該根據(jù)車輛情況、運(yùn)營情況、充電設(shè)施分布、充電速度和成本等因素進(jìn)行權(quán)衡。

結(jié)語

最后,小編要說的是,隨著電動(dòng)汽車市場的不斷發(fā)展,電池技術(shù)、超充技術(shù)、電池管理技術(shù)也在不斷精進(jìn),只要我們卡友使用正規(guī)的快充設(shè)備和正確的充電方式,就可以在一定程度上減少快充對(duì)電池的損害。
王力汽車網(wǎng)[www.aguduo.cn]版權(quán)及免責(zé)聲明:
1. 凡本網(wǎng)注明 "來源:XXX(非王力汽車網(wǎng))"或"來源:轉(zhuǎn)載"的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息和豐富讀者信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。請讀者僅作參考,并請自行承擔(dān)全部責(zé)任。
2. 如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)管理員聯(lián)系的,請?jiān)?0日內(nèi)進(jìn)行。



