四大要素缺一不可电动车储能设计当道
辉能科技行销部经理许容祯谈到,电动车的安全、功率、价格与寿命是车厂在储能设计中主要的四大方针。以电池来看,现在所有电动车使用的锂电池,都是液态电池,无论电池芯怎么保护,只要穿刺后电解液体渗出,即有可能产生燃烧。
许容祯指出,欧洲EUCAR安规对电池穿刺有明显定义,不过若要完成此规范,则门槛太高,故在中国电动车GEB规范中,无穿刺安规需求,但若此规范过关,未来极有可能产生多起事故发生的疑虑。
怀格(Vicor)台湾区应用工程师杨有承以特斯拉Model S电池的并联和串联架构举例,该车款的车内电池架构是由16个模组串联在一起,其中,每个模组又分成六串,加上74颗电池芯并联而成,总共约有7,104颗锂电池芯。
可以想像一台电动车中,有七百多支手机在其中。
如何兼顾所有特性,同时又满足低价需求呢?
许容祯谈到,每种车用材料贡献的效能都不一样,有些材料满足容量要求、有些则可提升安全性或功率,无论做哪些选择,都会牺牲掉一些需求。但整体而言,价格和安全诉求是影响性能选择的主要因素。
举例来说,汽车长距离的行驶需要有较高的续航力,在中国地区,希望透过快充方式,使续航力能快速提升,主打充电5分钟、用电2小时的方针。
但不可置否,快充是以大电流的方式,将电力输送到电池中,此运作模式会消耗车子的电池寿命。
而另一方面,华为采用的方式,是在电池的负极里面,添加石墨稀提高寿命,但相对而言,就增加了制造成本。
安全/成本一步到位固态电池颠覆想像
许容祯谈到,特斯拉在电池模组(Pack)端做很多保护,整车的电池芯比例大概只有30%,其体积能量密度很高;而三星的策略是提供较小的体积能量密度给BMW,具有高安全性,因此其电池芯占整车的53%。
换言之,对电动车电池来说,需要一半或七成的比例建立保护机制。
相对而言,若采用固态锂电池方案,则可同时降低电池模组的保护机制与成本。
许容祯提到,可燃物质、氧和热是导致燃烧的三要素,若缺少其中一样,就无法燃烧起火,而固态锂电池本身没有可燃的液态解液体,能保障安全与稳定,再者,若采用好散热的材质,就可以在电池模组端,降低冷却系统的成本。
不仅如此,固态锂电池还能实现无极电池(Bi-parallel)技术,亦即能于电池芯中达成串联效果,据了解辉能已能满足一颗电池芯内可完成32串联规格。
目前Bi-parallel技术还在起步阶段,一旦可以做到一颗电池芯70安培,一颗电池44.4V的规格,就不需要太多额外的串/并联,达到电动车规格需求,同时还能节省BMS成本。
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