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2019年11月28日 | 锂电池在逐渐渗透,为何其事故概率远低于纯电动?

2019-11-28 来源:eefocus

我们聊一个话题,随着锂电池在电气化里面的渗透,48V、HEV 和 PHEV 都应用了很多的锂电池系统,为何它们的事故概率从整体来看要远远低于纯电动汽车系统。


这里所引用的一份材料来自《高性价比的 48V 锂电子电池热管理技术方案及其在混动车上的应用》,里面有一些东西是我们可以和纯电动比较的。


48V 系统的裕度

在这份报告里面,为了尽可能降低系统的成本,在 Pack 和 Pack 的热管理方面尽可能使用最少的附加,所以在以下的系统框图里面,作者试图使用完全被动管理的策略,主要通过空调系统加热+在 LFP 电池的许用充放电功率区间内,尽可能采用充放电自热的方式加热电池(48V 磷酸铁锂电池位于副驾驶座椅下方)。


系统框图

 


所以虽然 48V 系统不需要围绕电池的特性来设计考虑复杂的热管理系统,但是在考虑策略的时候,48V 电池也不是主角,车辆通过 48V 发电机和 48V 的 DC-DC 配 12V 电池可以完全满足车辆原有的功能设计,在考虑电池的时候,就很容易的迁就电池的需要。


在温度很低的时候 -30 度时,电池的充放电功率飞扬有限


电池温度升高到 0 度时,可提供 7Kw 的放电功率和 3Kw 的充电功率;电池温度进一步升高到 30 度以上时,充放电能力将达到最大值

 

48V 电池充放电功率限制

所以做这个设计里面最大的好处在于:


车辆启动,如果 48V 电池无法充放电,则继电器需保持断开,这也可以运行;如果等到电池充放电能力得到恢复后,继电器可以闭合把电池接到里面去。也正是因为如此,在低温情况,48V 电池的实际功率可以通过控制,限制功率的输出,设计目标可以容忍 48V 电池通过加热手段一段时间内使得充放电能力恢复,在参考讲演里面,需求设定的数据为一小时内使其充放电能力恢复以支持混动功能(如制动能量回收,48V 电机启停功能等),所以其实整个系统的余地比较大


48V 电池系统加热的策略
所以在以上的前提下,文章分析了好几种策略,包括:


继电器处于断开状态,不用 48V 电池,让它随着电池自然发热


继电器闭合,尽可能约束电池的电流(通过控制发电机来实现)


继电器闭合,通过控制发电机,使得电池在循环地被充电和放电,通过充放电实现电池升温同时维持电池 SOC

这份报告的实车结果的数据可能不完整,选的几个案例结果如下,其实可以看到电池本身在限制的功率范围内进行充放电能有效的带来温升和功率的爬升

下面这个图没放完整,是在 33 分钟的情况,这里在完全遵循放电功率来走

48V 电池充放电功率限制

HEV 的情况是和 48V 相似,PHEV 的电池更大整个许用的功率范围更宽,余地更大。

BEV 的电池加热的策略
我不知道对不对,目前看下来,纯电动车比较大的瓶颈就是越来越大的电池,和用户期望在各种条件下的补电速度,特别是在低温下面的直流充电速度,在这个里面,我们要克服好几个问题:


用户需要的是和常温下相比拟的充电时间


用各种不同的预热的方法,都需要平衡温差、温升速度、许用功率和总体时间的矛盾


由于电池是唯一的动力来源,还不能怂,一定的放电功率和能量回收还得有,电耗不能变化特别多


所以这个问题就演变成了,为了在低温的特定性能下(包括各家媒体都要去的冬季快充、冬季动力性和冬季续航里程的数据)不断做平衡,虽然电池对于温度的敏感性是很明显的,但是整车用户的需求更直接,两者之间的平衡存在着很多的挑战。很容易的,这里大伤小伤就随之累积起来了(这里的温差问题,是不是考虑温度最低的那颗电芯,这个是个很大的平衡点,要等它起来需要时间)


在这张 Taycan 给出的软包电芯的温度、SOC 的充电功率谱里面,10 度 60%SOC 才 50kW 的许用充电功率,算一算才只有 0.5C 左右了。往下的 0 度,-10 度其实都没给出来,这个其实很保守的。

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对于电子猜数玩具电路的网友可能提出的问题,我整理了一些常见问题及其回答:

一、电路设计相关问题

  1. 问题:电子猜数玩具电路的基本组成部分有哪些?
    回答:电子猜数玩具电路通常由触摸控制器、多谐振荡器、LED驱动电路和受控声、光电路等部分组成。具体来说,包括时基集成电路(如NE555)、非门集成电路(如CD4069)、计数分配器集成电路(如CD4017)、音乐集成电路、继电器、二极管、发光二极管、电阻器、电容器等元器件。

  2. 问题:如何设计电路以确保游戏能够正确运行?
    回答:设计电路时,需要确保各个部分能够协调工作。例如,触摸控制器负责检测玩家的输入,多谐振荡器产生计数脉冲,LED驱动电路控制LED的显示,受控声、光电路则在玩家猜中数字时发出声音和光信号。设计时还需要注意电路的稳定性和可靠性,避免信号干扰和元件损坏。

  3. 问题:电路中的LED如何布局以实现数字显示?
    回答:LED的布局通常根据要显示的数字范围进行设计。例如,如果要显示0-9的数字,可以使用7段LED数码管或分散的LED灯。7段LED数码管内部含有8个LED小灯(7个用于显示数字段,1个用于小数点或原点),通过控制这些LED的亮灭来显示不同的数字。如果是分散的LED灯,则需要根据数字的形状来布置LED,并通过编程控制它们的亮灭。

二、元件选择与参数设置问题

  1. 问题:如何选择适合的集成电路和元器件?
    回答:选择集成电路和元器件时,需要考虑电路的需求、元器件的性能参数以及成本等因素。例如,时基集成电路可以选择NE555,因为它具有成本低、易于获取和使用的优点;非门集成电路可以选择CD4069,因为它提供了多个非门输出,方便电路设计;发光二极管则需要选择高亮度的型号以确保显示效果良好。

  2. 问题:电阻器和电容器的参数如何设置?
    回答:电阻器和电容器的参数设置需要根据电路的具体需求来确定。电阻器的阻值会影响电流的大小和LED的亮度,因此需要根据LED的电流需求和驱动电压来选择合适的阻值。电容器的容量则会影响多谐振荡器的振荡频率和电路的响应时间,需要根据实际需要进行调整。

三、调试与故障排除问题

  1. 问题:如何调试电子猜数玩具电路?
    回答:调试电路时,可以按照以下步骤进行:首先检查电路连接是否正确,包括电源连接、信号连接和地线连接等;然后使用万用表等工具测试电路中的电压和电流是否正常;最后观察LED的显示和声音输出是否符合预期。如果出现问题,可以逐步排查各个部分,找出故障点并进行修复。

  2. 问题:电路中出现LED不亮或声音不响的故障怎么办?
    回答:如果LED不亮或声音不响,首先需要检查电源是否正常供电;然后检查相关元器件是否损坏或接触不良;最后检查控制信号是否正确传输。如果以上都正常,可能是程序设计或电路布局存在问题,需要进一步检查和调整。

四、拓展与改进问题

  1. 问题:如何增加电子猜数玩具的趣味性和挑战性?
    回答:可以通过增加游戏难度、丰富游戏模式或添加互动元素等方式来增加电子猜数玩具的趣味性和挑战性。例如,可以设置不同的难度等级、增加倒计时功能、设置奖励机制或添加与手机等设备的互动功能等。

  2. 问题:如何对电子猜数玩具电路进行改进以降低成本或提高性能?
    回答:降低成本可以通过选择性价比更高的元器件、优化电路设计、减少不必要的元器件数量等方式实现;提高性能则可以通过升级元器件、改进电路设计、优化算法等方式实现。具体改进方案需要根据实际情况和需求进行制定。

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