鉅大LARGE | 點擊量:917次 | 2020年01月01日
混合動力車進入鋰離子時代(中)
鋰電池的正極材料采用了個人電腦電池等使用的LiCoO2(鈷酸鋰)類正極材料。但還存在能源密度正逐漸接近極限以及成本較高等問題。
雖然成本更低的LiNiO2(鎳酸鋰)類正極材料可實現電池的高容量化,但存在熱穩定性較低的問題。LiMnO2(錳酸鋰)類材料具有成本低、熱穩定性高的優點,但容量小和高溫保存特性低又是其難題。將這三種材料相混合,調整比例,以獲得所需特性,這就是3元類正極材料。
一個鋰電池單元的電壓為3.6V,思域混合動力車通過串聯40個這種單元組成電池組,獲得了144V的電壓。比原思域混合動力車的電池組串聯132個輸出電壓為1.2V的Ni-MH(鎳氫)充電電池單元獲得的158.4V輸出電壓要低。新款思域的電力容量也由原款的908.5Wh降至676.8Wh,減少了25%左右(圖3)。
不過,由于單元的輸出密度增加,新款車電池組的最大輸出功率由原來的15kW提高了33%,達到20kW。雖然大幅削減了單元數量,但馬達輸出功率由原來的15kW提高到了17kW(能量再生時的輸出功率為20kW)。另外削減單元數量在成本方面也有好處。雖然單元的成本比較高,但由于削減了單元數量,因此電池的總成本與原來相同。
鋰電池提高了輸出功率,由于使用的單元數量較少,與其他電池組相比,還大幅實現了小型輕量化。新款電池組的重量為22kg,體積為16L,與原來的31kg、25L相比,重量減輕29%,體積縮小36%(圖3)。
圖3:思域混合動力車新舊電池組的比較
新款思域混合動力車的電池將輸出功率提高了33%,體積削減了36%。
在鋰電池的使用上讓人花費精力的是逆變器等外圍電路。由于電池的內部電阻較低,短路電流是Ni-MH充電電池的10倍。因此,開發初期還發生了外圍電路的開關全部溶解(本田的藤木)的事故。所以,目前使用的部件全部都根據鋰電池特性做了變更。
當然,電池內部電阻越低越好。因為隨著充放電而產生的熱量會隨之減少。包括電池組在內的IPU內部,雖通過循環空氣加以冷卻,但此前是電池產生的熱量較大,而新款車則是逆變器的散熱成了需要重點解決的課題。