三元锂离子电池逐渐成为主流 新能源汽车电池分类介绍

作为新能源汽车的重要组成部分，电池的性能在很大程度上决定了车辆的综合表现。目前，市面上的新能源车采用的电池种类各不相同，那么它们分别有怎么样的特性呢？究竟哪种电池的综合表现更佳？下面，我们就对几种主流的新能源汽车电池类型做一个盘点。

22650磷酸铁锂离子电池

顾名思义，磷酸铁锂离子电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。虽然目前市面上大多数新能源车型已经转而使用三元锂离子电池，但是在新能源车发展的早期阶段，不少车辆都采用了磷酸铁锂离子电池作为储能装置。尤其是以比亚迪车型为主，在2017年大面积转向三元锂离子电池之前，绝大多数比亚迪车型都搭载了磷酸铁锂离子电池。

那么，为何大量纯电动汽车都选择了磷酸铁锂离子电池呢？这重要有以下几个原因。首先，磷酸铁锂离子电池的使用寿命较长，一般情况下，它的循环寿命可以达到2000次以上。

此外，磷酸铁锂离子电池在热稳定性方面也有着一定的优势，在所有锂离子电池中，磷酸铁锂离子电池的热稳定性最佳。其电热峰值可达350-500℃，当温度达到500℃左右时，内部化学成分才开始分解。这样的特性也使得磷酸铁锂离子电池的安全性得到了保证。

磷酸铁锂离子电池得到广泛推广的原因还在于其较低的成本，众所周知，电池成本在一辆纯电动汽车的总成本中占比极大，降低电池成本是提升车辆性价比最有效的方式之一。关于磷酸铁锂离子电池来说，其不含钴等贵重元素，原料为资源含量丰富的磷、铁，所以成本相对容易控制。

磷酸铁锂能量密度不占优势

虽然磷酸铁锂离子电池有着上述优点，不过它也存在一些缺点，使得近两年车企纷纷抛弃磷酸铁锂离子电池转而使用三元锂离子电池。其中最重要的一项就在于，此类电池的能量密度较低，相同续航里程下，采用磷酸铁锂离子电池的车辆自重更高，而过高的自重关于能耗的控制显然是不利的。另外，我国的新能源政策也在逐年提高关于能量密度的要求，受限于材料本身的特性，磷酸铁锂离子电池的能量密度很难得到提高，这也是其被弃用的原因之一。

下面咱们来说说最近主流的一类电池三元锂离子电池。

三元锂离子电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂三元正极材料的锂离子电池。相比磷酸铁锂离子电池，三元锂离子电池的综合表现更为平均，能量密度较高，体积比能量也更高，并且随着电池产业的发展，三元锂离子电池的价格也来到了一个厂家能够接受的范围。

三元锂离子电池综合表现均衡

三元锂离子电池最大的优势在于电池能量密度高，其储能密度通常在200Wh/kg以上，相关于磷酸铁锂的90-120Wh/kg来说，这样的表现关于轻量化设计更加友好，也更适合现阶段新能源乘用车市场对续航里程的需求。

三元锂离子电池的缺点也同样突出，其分解温度在250-350℃左右，此时内部化学成分开始分解，释放氧分子，在高温用途下电解液会迅速燃烧，新增电池发生自燃及爆炸的风险。因此搭载三元锂离子电池的车型对电池管理系统提出了极高的要求，在设计过程中要做好过充保护、过放保护、过温保护和过流保护等。不过随着技术的进步，尤其是在应用了陶瓷隔膜之后，三元锂离子电池的安全问题已得到改善，由于其出色的综合表现，目前在市场上得到了大量应用。

镍氢电池是大家相对陌生的一类电池，目前除丰田旗下车型外，几乎没有搭载此类电池的车型。

镍氢电池也是一种性能良好的蓄电池。镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。其正极活性物质为Ni（OH）2，负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金。我们经常接触的新能源汽车采用的是低压镍氢电池。

镍氢电池

其实，早在上世纪90年代，镍氢电池就开始进入人们的视野，大家最为熟知的丰田普锐斯就是搭载镍氢电池的代表性车型，而丰田也一直执着于使用镍氢电池，直到今日，大量丰田旗下的新能源车型还在沿用此类电池，如卡罗拉双擎、凯美瑞双擎、普锐斯等。

在能量密度方面，其表现与普通锂离子电池差距并不大，但由于电池单体电压仅为1.2V，是锂离子电池的1/3，因此在需求电压一定的情况下，其电池组的体积要比锂离子电池大不少，这也是镍氢电池的重要劣势所在。

不过，丰田坚持使用镍氢电池也不是完全没有道理的。曾经有美国汽车媒体进行过调查，在进行测试后，他们发现采用镍氢电池的第一代普锐斯在经过了10年、33万公里的行驶之后，无论是在油耗性能还是在动力性能方面都与新车保持在同一水平，并没有出现明显的电池容量衰减以及性能下降的情况，相信如此出色的稳定性也是丰田采用镍氢电池的原因所在。

最后咱们来说说被视为未来发展方向之一的氢燃料动力电池。

氢燃料动力电池

氢燃料动力电池的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散，并与电解质发生反应，释放出的电子通过外部的负载到达阴极，是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能储电而是一个发电厂。也就是说，氢燃料动力电池与其他纯电动汽车不同的是，其无需充电，只需加氢，使用习惯上类似于普通燃油车，非常方便。

氢燃料动力电池电动汽车能量转换效率高、无污染、寿命长、运行平稳，而其最大的优势则在于没有污染物排放，虽然纯电动汽车看似同样没有出现污染排放，但是在发电环节，关于重要依靠火电的我国来说，纯电动汽车的使用只是起到了转移污染的效果。

有朋友会问了，既然氢燃料动力电池车在环保方面表现如此出色，为何市场占有率如此低下呢？问题重要出在氢的制造、运输和储存上。目前除了制造环节发展较为成熟外，其他部分都还有不少问题亟待解决。

我国氢燃料相关配套设施尚不完善

首先，制造出氢气势必要用容器进行储存，但是气态氢气要高压气罐储存，液态氢气则需保持低温，对容器的要求较高。其次，在运输过程中，由于氢气的易燃易爆特性，也要专门铺设新的管道。这也就意味着想要实现氢燃料动力电池车的普及，要建立一整套配套设施，前期投资成本过高。这也造成了氢燃料动力电池车推广力度不大的现状。

总结：通过上面的文章，相信大家对新能源车的电池分类有了一定的认识。其实从电池的本质来看，并没有哪一种电池有着绝对的优势，只是在特定的需求和政策的导向之下，三元锂离子电池逐渐成为了市面上新能源车的重要选择。虽然我国的新能源汽车发展迅猛，不过现阶段的动力锂电池，在充电速度、续航里程、重量控制、低温性能等方面，都还有很大的提升空间。相信随着进一步的发展，一定会有更加适合新能源车特性的电池诞生。

纯电动汽车高压电安全设计

纯电动汽车高压电安全设计

高压电系统的功能是保证整车系动力电能的传输，并随时检测整个高压系统的绝缘故障、断路故障、接地故障和高压故障等，以保证设备和人员安全为首要任务，也是电动汽车辆产业化的关键技术之一。自1970年前后，国际标准化组织(ISO,IEC)和美国、欧洲、日本等都先后成立了开展电动汽车辆标准研究和制定工作的标准化组织和机构，相继公布了若干电动汽车辆的技术标准。人们对电动汽车辆的高压电安全及控制制定了较为严格的标准和要求，并规定了高压系统必须具备高压自动切断装置。其中涉及与纯电动汽车安全有关的气特性有：绝缘特性、漏电流、充电器的过流特性、爬电距离及电气间隙等。

纯电动汽车高压电安全保护的执行要点是，首先确保高压电源等的运行安全和高压电的接通必须具备既定的先决条件，以及基于外部故障诊断的自动断开和被动断开。

1．高压互锁

为确保高压母线快速连接器的连接可靠，在高压电回路中并联一组随快速连接器一起安装的高压互锁回路，并连接到EVSM，用来动态检测高压快速连接器连接的可靠程度。当检验到商压回路的连接没有达到预期的完整性要求时，EVSM将直接或通过整车控制器禁止相关动力电源的输出，直到该故障完全排除为止。否则会存在高压电暴露、连接不良造成动力回路输出功率下降，甚至使连接器烧毁等不良后果。

2．接通信号的互锁控制

只有电动汽车上与高压电控制相关的管理模块都发出许可闭合的线控信号后，才能使专门设计的高压电闭合模块进入预充电过程，而只有符合事先设计要求的预充电过程才能最终使高压电回路完全闭合，电源系统才有能力向外供给能量。同样，在紧急的情况下，所有参与高压电控制的相关管理模块都可超越整车控制器，通过COMM控制线强行要求EVSM切断高压电源的输出。

3．被动安全控制

在遇到紧急情况时，尤其是严重的碰撞，将会使车内的纯电动汽车蓄电池单元、高压用电器等与车身固定件之间发生碰撞挤压等情况，造成潜在的脱落、短路等瞬间绝缘性能的快速下降或高压主回路电路的短接等非常危险的情况。为适应这种被动控制的需求，在EVSM中可以设置一个加速度传感器的信号输入电路，经过一个专门的数据处理模块，诊断出一个被动安全信号送CPU处理，并通过事件CAN帧及时与整车控制器通信，快速切断电源系统的输出。

4．接通过程的安全珍断与控制

正确的接通过程就是一个检验和确保供电（蓄电池等）、负载（电机及控制器、DC/DC等）及高压控制继电器自身的安全运行的过程。控制命令可以来自于线控信号，也可以来自于CAN网络。所有的请求接通命令，都要一个按时的确认过程，确认的周期大约为60ms，与人工操作的反应时间相当。这样就十分有效地兼顾了命令的正确传递和必要的响应速度，提高了高压电接通过程的可靠性。引入预充电电阻，目的就是为了在安全接通高压系统前，正确感知输出线路是否存在负载过大甚至可能短路等故障。对高压输出端实行预充电，可有足够的时间来实时检测预充电过程中高压回路中电压与时间的变化关系，并据此来判断输出线路的状态，以确定下一步的控制操作完全接通还是禁止接通。这种直流电源与负载接通过程的安全控制，可以最大程度地防止高压用电器的永久性损坏，及时告知驾驶员进行必要的车辆维护。

5．运行过程中绝缘电阻的安全诊断

电动汽车在行驶过程中，由于振动、冲击以及动力锂电池腐蚀性液体、气体等的影响，使高压。电路与电底盘等低压电路之间的当量绝缘电阻成为一个动态变化的物理参量，其大小与高压电路回路中高压用电器的多少及用电的状态有关。为此对高压电绝缘状态的在线动态检测是安全诊断的关键，它综合了蓄电池主供电回路、高压电回路、电机驱动系统等高压用电器与汽车车身之间的绝缘状况。在出现绝缘故障时，首先启动故障诊断程序来对故障进行分级，通过判断故障的变化趋势来确定故障是渐进变化而来，还是突发出现。若故障是突发出现的，则迅速启动CAN事件帧通知上级控制器，否则仍然按既定的时序通报给上级控制器，上级控制器应当反馈相应的处理结果。

6．断开过程的控制策略

在正常或在无重大故障时，与接通过程相同，接受请求断开的命令也要一个确认的过程，同时保证命令的正确传递和必要的响应速度，邂免电动汽车正常行驶时的非正常断开，提高工作可靠性。而当高压电系统存在故障时，如何断开供电回路，是一个非常值得仔细研究的问题。在人身安全受到威胁的情况下应当毫不犹豫地断开高压电，而在其他情况下的断开则必须服从一定的优先级。首先必须了解高压电故障的严重等级，了解整车的驱动和能源装置的运行状态，并使整车控制器尽快转入非驱动状态等。其中包括在极端情况下的紧急断开策略；考虑到行车挡位和车速的高压安全断开策略；考虑各能源装置运行状况的断开策略。而一旦断开高压供电，则必须由操作者有意识地动作进行复位，并在一定的时间间隔待原先的故障消失后，才能进入下一次的接通过程。