电动汽车动力电池的能量、容量与功率关系详解
电动汽车电池包是由多个电芯经过特殊组合而成,其容量通常以Ah为单位进行衡量,而电池包的能量则多采用Kwh为单位来衡量。此外,充电方式也有所不同,包括慢充和快充,其功率范围分别从3.5kw到7Kw,以及20kw到150kw不等。这些单位和概念虽然复杂,但却是我们深入了解电动汽车动力电池不可或缺的一部分。
简而言之,电芯的容量和电压平台是由其材料特性所决定的。容量乘以电压即得到电芯的能量,单位换算后即为Kwh,而1Kwh即为我们常说的一度电。容量直接影响充放电电流的最大值,例如50Ah容量的电芯,其充电电流最大可达75A,放电电流最大为150A,但具体数值会因电芯材料而异。能量方面,它决定了电动汽车的续航里程,例如50kwh的能量通常可支持行驶250km至400km。同时,能量也是影响电动汽车电池价格的重要因素,以三元锂离子电池为例,目前一度电的成本大约为1100元,因此50kwh的电池包成本约为5.5万元,而到用户手中价格可能更高。
串联升压与并联扩容
举例来说,四节电池串联,总电压便可达到48V,这就是串联升压的效果。而并联则能扩容,例如将两节容量为50Ah的电芯并联,其总容量便可达到100Ah,实现了并联扩容。
那么,如何构建一个30kwh的电池包呢?假设我们有一堆50Ah、4V电压平台的电芯,我们可以通过串联150节这样的电池来达到30kwh的能量需求。因为每节电芯的能量为50Ah乘以4V,即200wh,也就是0.2kwh或0.2度电。所以,要构建30kwh的电池包,就需要150节这样的电芯串联起来。
此外,如果我们希望电池包的充电电流能达到150A,我们可以采用并联的方式。由于每节电芯的最大充电电流可达75A,因此只需将两节电芯并联,便能满足这一要求。这样,对于30kwh电池包且放电能力要求为150A的情况,我们需要2个电芯并联后再串联150次,共计需要300节电芯。
至此,我们大概了解了Ah和Kwh的概念,以及如何通过电芯的串并联来构建具有特定能量和能力的电池包。那么,慢充的7kw充电又是如何实现的呢?这就要涉及到电池包的电压平台和充电功率的问题了。
1)当充电电压为600V,同时充电电流维持在150A时,
充电功率计算为600乘以150,即90Kw。这意味着,该电动汽车的充电功率上限为90Kw。若持续以90kw的功率进行快速充电,亦称直流充电,那么30kwh的电池容量仅需约20分钟便可充满。
快充枪头重量不轻,即便是大力士也举得颇为吃力。但话说回来,实际快速充电所需时间远超20分钟,这背后的原因,我们将在后续的快速充电专题中深入探讨。敬请期待本号的持续更新。
2)那么,对于220V的家用充电网络而言,情况又是如何呢?
家用充电网络的标准电压为220V,而最大电流限制为16A(与空调用电相当)。由此,我们可以计算出充电的最大功率为220V乘以16A,即3520瓦特,换算成千瓦就是3.5千瓦。因此,家庭充电的最高功率似乎被限定在3.5千瓦左右。那么,以这样的充电功率来计算,充满一辆30千瓦时电池的电动汽车需要多长时间呢?答案是30千瓦时除以3.5千瓦,大约需要8.6小时。
3)那么,对于慢充充电桩而言,情况又会有何不同呢?
慢充充电桩,也被称为交流充电桩,其充电能力可以进行灵活调节,目前市场上主要分为16A和32A两种规格,同时依然采用220V的电压。因此,其充电功率会有3.5千瓦和7千瓦的差异。若以7千瓦的充电功率进行计算,充满一辆电动汽车的电池大约需要4.3小时。
现在,您是否已经了解了电芯容量(Ah)、电池包能量(Kwh)、慢充功率3.5kw与7kw以及快充功率90kw这些概念呢?掌握了这些知识后,我们该如何在日常中使用电动汽车呢?
1)请务必谨慎处理电线充电,避免自行随意撕拉。
在3.5Kw的最小功率下,电流约为16A,这已超出普通电线的承受范围。持续3Kw以上的充电功率会导致电线温度逐渐升高,存在起火风险。务必小心!
2)推荐使用慢充方式。
慢充更温和,如同细嚼慢咽对胃的负担更小。
3)尽量避免使用快充。
150A的电流辐射虽然看不见,但潜在风险不容忽视。充电时请保持距离,确保安全。
4)女性用户建议选择慢充。
快充枪头可能因尺寸过大而难以操作。
5)若想增加续航里程,需提升电池包能量,这当然意味着更多的经济投入。
让我们一起探索电动汽车的奥秘,充分利用电动汽车的便捷与高效。
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