電動(dòng)汽車電池數(shù)量與選定的電池的總能量、電池電壓、單體電池容量有關(guān),而電池組數(shù)與總電壓、電池單體電壓和電池總數(shù)量有關(guān)。因此確定電動(dòng)電車電池?cái)?shù)量及電池組必須綜合計(jì)算考慮,下面本文就對(duì)電池?cái)?shù)量及電池組數(shù)量計(jì)算進(jìn)行介紹。
根據(jù)設(shè)計(jì)確定了車輛的總續(xù)駛里程,也就確定了車輛總電能。理論需要的總電能為Q':
Q'=MSφ
式中:
M——為車輛總質(zhì)量;
φ——為單位質(zhì)量能耗系數(shù);
S——為目標(biāo)續(xù)駛里程。
此時(shí)得到的是一個(gè)理論需要電能值。為了保證車輛在一個(gè)行駛周期后還有一定的富裕電量,同時(shí)還要避免溫度等外界因素對(duì)電池的影響,通常根據(jù)理論進(jìn)行一系列的計(jì)算,在電池的理論總能量之前乘以一個(gè)系數(shù)ζ,作為整車的總電能系數(shù)。通常這個(gè)系數(shù)選擇1.2~1.3,即
Q=ζQ'
電動(dòng)汽車的總電壓的選擇與車輛的類型有關(guān),還與車輛的行駛性能有關(guān)。電動(dòng)汽車的電壓等級(jí)越高,獲取同等功率的電流就越小,反之電壓等級(jí)越低,獲取同等功率的電流就越大。電壓等級(jí)高,對(duì)車輛的絕緣要求就會(huì)增加,車輛的防護(hù)、線路的絕緣等級(jí)及車輛的絕緣性能等要求就更加苛刻,成本相應(yīng)增加。如果電流過大,則電動(dòng)汽車的線路損耗越大,電能的利用率就會(huì)下降。確定一個(gè)合適的電壓,有利于降低車輛成本,提高車輛的電能利用效率。
目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的電壓常用值較為繁多,一般來(lái)說,車輛總質(zhì)量越大,電壓選擇就相應(yīng)較高,反之,可以選擇較低的電壓。下表為常用的電壓等級(jí)。
電動(dòng)汽車常用電壓等級(jí)
電動(dòng)車類型 | 參考電壓等級(jí)/V | 常用電壓/V |
電動(dòng)工具車 | 48~160 | 48、60、72、120 |
電動(dòng)旅游觀光車 | 48~220 | 60、72、120 |
小型電動(dòng)轎車 | 150~450 | 180、220、300、320、400 |
電動(dòng)客車 | 250~680 | 320、400、480、500、520、600、650 |
電動(dòng)貨車 | 300~720 | 480、500、520、600、650 |
由于目前電動(dòng)汽車沒有大規(guī)模生產(chǎn),電動(dòng)汽車電壓的選擇還與所選用的電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制器的標(biāo)稱電壓有關(guān)。
電池的單體容量與電池種類有關(guān),還與電池常見的生產(chǎn)規(guī)格有關(guān),因而,對(duì)于電池單體容量確定的過程,即是選擇電池的過程。電池單體容量選擇時(shí)需要考慮的因素主要如下。
電池的均衡性是影響電池組壽命的關(guān)鍵因素。電池單體容量越大,制造出的電池的差異就越大,一致性越差。反之,電池單體容量越小,電池的差異性就越小,容易實(shí)現(xiàn)電池的一致性。
電池管理系統(tǒng)是通過管理每一個(gè)電池單元實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的管理的。電池管理系統(tǒng)要對(duì) 每一個(gè)電池單元的電壓、溫度、容量等參數(shù)的監(jiān)控,如果選擇的單體電池容量過小,導(dǎo)致電池管理系統(tǒng)的端子數(shù)增加,也就增加了電池管理系統(tǒng)的復(fù)雜性,進(jìn)而影響電池管理系統(tǒng)的可靠性和整體造價(jià)。
有數(shù)據(jù)表明,電池單體做的越大,其安全性能下降的速度就要超過電池容量增加的速度。也就是說,單體電池制作的越大,其安全性就會(huì)下降。安全性不但與電池的差異性有關(guān),更與電池單體散熱有關(guān)。
對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說,電池的布置是一項(xiàng)非常復(fù)雜的課題,由于電動(dòng)汽車也要盡可能地增加乘坐空間或有效載荷空間,還要考慮整車載荷分配。電池的安裝空間不可能無(wú)限制地增大,對(duì)于電池來(lái)說,選擇合適尺寸的電池,有利于電池的安裝和裝配,也就合理地利用了有限的電池安裝空間。
由于單體電池容量是固定的,因此成組之后的總電量并不一定就是所需的電池總電量。因此在選擇單體容量時(shí)還要通過計(jì)算,選擇組合后能最接近預(yù)期的總電量的電池。
確定電池的總體數(shù)量需要反復(fù)運(yùn)算。
用選用的額定總電壓除以單體電池的電壓,即可以得出電池單元的數(shù)量了。此時(shí)得到的電池單元數(shù)需要進(jìn)行規(guī)整,盡可能滿足使每個(gè)電池箱的電池容量和數(shù)目相等,而且又能夠盡量減少電池管理系統(tǒng)的分模塊數(shù)量。
確定了總電池能量和單體電池容量后,就可以直接用總電池能量除以單體電池電能,得出單體電池的總數(shù)量了。但此時(shí)得到的這個(gè)數(shù)也僅僅是一個(gè)參考數(shù)值,也需要考慮電池單體配成電池單元和電池組的影響,并通過計(jì)算取整。
綜合考慮電動(dòng)汽車電池單元數(shù)、電池管理系統(tǒng)、電池組數(shù)、電池箱的一致性等因素,就可以對(duì)總體的電池?cái)?shù)進(jìn)行確定。按照此方法確定電池組合后,電池總的容量與所選定的電池總?cè)萘肯嗖詈苄。颐總€(gè)電池箱的容量一致性較好,所需要的電池管理系統(tǒng)模塊最小。
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