$科力远(SH600478)$
混合动力车的动力电池

混合动力（HEV）的动力电池：混合动力一般是指油电混合动力。在传统汽车上加上一套电力系统（电池、电机、电控），发动机仍然是主要驱动力，电力是助力。混合动力的基本原理：
a、保持发动机在最佳工况，燃油效率最高，排放最少
b、发动机保持最佳工况，发动机会牺牲部分功率，牺牲的功率由电力系统补偿
c、启动阶段，发动机特别耗油，所以启动阶段由电机启动
d、制动或减速阶段，电机发电，能量储存在电池中

混合动力汽车的节油率一般在5%-55%
重度混合动力：节油率在30%-55%
中度混合动力：节油率在15%-30%
轻度混合动力：节油率在5%-15%
重度混合动力是如何节能的

a、第一种节能方法是采用更加节能的发动机。当下汽油机的最优效率是30%左右，此前也有更好的汽油机，比如阿特金森循环的发动机效率可以更高，但是在低速启动工况输出扭矩恶劣，影响整车的动力性能，这个时候来讲，由于电机在这个工况的时候帮助启动、加速，完全可以采用更加高效的发动机。目前丰田、福特等几家公司都拥有这项技术。

b、第二种节能方法是在低速、怠速等城市工况时，取消怠速，让电池和电机动力系统工作。汽油机的最高效率约为30%，但是在市区堵车的时候，效率还不足10%，对于很多家庭用车来讲，这个是最费油的情况，所以这个时候发动机关闭，用电池、电机进行驱动，可以实现节油。

c、第三种节能方法是优化发动机的工作区域，使得发动机工作在高效区。发动机的能耗是一个反鱼钩的曲线，我们想要效率高，就让发动机工作在这条曲线的拐点上，使用电机、电池进行调节，最终实现节能，这属于重度混合动力汽车技术。

d、第四种节能方法是采用制动能量回收来增加能效。我们都知道在减速、轻微制动的时候，制动的能量转化为热能浪费掉了，在混合动力技术上面，可以通过电机进行制动能量回收，来实现节油。

e、第五种节能方法是取消储备功率，采用高效的小发动机进行工作。纵观当下的诸多混合动力汽车车型，大多采用小型发动机，这些带来的优势是，在需要大的驱动力时电机和发动机一起工作，可以让发动机整体工作在75%左右负荷的高效区，从而实现整车节能。
从这五种方法来讲，基本上涵盖了混合动力技术的主要节能点。每个点节能程度不一样，当然每个点可以分开来看，需要根据电机、电池大小等进行判定，如果同时采用上述技术的话，节能能够达到30%-55%左右。单纯的一个直接起停技术也能够实现节能3%到5%。

混合动力车（HEV）对电池的要求：

1  大功率充放电、电池容量并不重要

混合动力节能的精髓就是在于，传统发动机仍然是主驱动力，传统动力与电力的相互补缺。混合动力是一个系统工程，并不是提高电池容量就能提高节油率的，电池容量的大小在混合动力中不那么重要的。比如1997年第一代普锐斯用镍氢电池是240个单体，电池容量是1.73Kwh；2001版普锐斯用的镍氢电池228个单体，电池容量1.78KWH；2004年版本普锐斯的镍氢电池168个单体，电池容量1.31KWH2010版本普锐斯的镍氢电池168个单体，电池容量1.31KWH普锐斯的节油率从1997年的20%左右，提高到目前的55%，而电池的容量一直在减小的。

HEV需要用到电池的时候，都是大电流，瞬间功率输出大，比如启动阶段。而在制动阶段，电池必须承受大电流充电。大功率充放电是镍氢电池的优势。

功率=电压×电流，如果电压恒定的情况下，电流是决定大功率的关键因素

电流的大小是电池中的电子载体移动速度决定的！

锂电池为什么不能大功率放电。根据功率=电压×电流，锂电池的功率是由3.6V的电压支撑的，大电流是锂电池的弱势。

锂电池的工作原理是锂电池的电极材料构造一些晶格，就是一些立体网格，一个晶格一般可以容纳一个锂离子，锂电池的充放电过程就是锂离子在正负极的晶格之间来回的跑，因此锂电池中的电子载体是锂离子，如果锂离子跑的快，输出功率大，实际上，锂离子跑不快，一个原因是电解液是有机溶剂，阻力大；一个原因是锂离子要进入晶格才能放电，进出晶格，肯定要减速的。

镍氢电池能够大功率放电。

镍氢电池的工作原理是氢气和氧气的化学燃烧。镍氢电池内部的移动电子载体是氢氧根离子。氢氧根离子在镍氢电池中可以跑的很快，一个原因是氢氧根离子在正负极的表面就可以放电，所以不用进入电极材料内部，一个原因是镍氢电池的电解液是氢氧化钾，移动阻力小。

2、经济性

对于消费者来说，混合动力汽车的最大吸引点是节油。一般行驶6年10万-12万公里，百公里节油3L-4L，油价8元/升，6年内节约2.6万～3.8万元油费。这个与本田在中国做的调研结果一致，本田的调研显示国内消费者愿意接受的混合动力车与传统汽车的价差不超过3万元

因此电池的成本不能太高，最好不要超过1.5万元。锂电池现在做不到这个成本，5年后也很难做到这个成本。

3、耐用性

    目前国内消费者对于混合动力汽车的担心是要更换电池。因此混合动力汽车的动力电池最好要与整车同寿命，或者比整车寿命还长。镍氢电池的长寿命和耐用性已经得到验证，丰田销售500万辆镍氢电池混合动力车，车辆行驶30万公里以上，更换电池的概率不到1%。福特销售的混合动力汽车总共配置了5000万个镍氢单体电池，只有6个出现故障。

   锂电池在整车寿命内至少要更换2-3次，像杭州较早推行混合动力公交车，其使用的锂电池，2-3年就要更换一次。即使很多汽车品牌承诺6年10万公里，可是10万公里

   如果电池耐用，6年后，混合动力车也能卖个好价钱，如果电池不耐用，很难能卖出去，除非大幅度折价。

4、安全性

   这个不用多说，全球已在路上行驶的600多万辆镍氢电池混合动力汽车还没有爆炸起火的，美国是交通事故多发的国家，一般在交通事故中，混合动力车整车报废了，电池还可以卖2000-2200美元，还提供1年半到2年的质保，而新电池售价是3000美元，质保是3年，可见镍氢电池的安全性有多高。

   锂电池爆炸起火的事情应该不在少数，安全性问题一直没有解决。

5、便利性、实用性

   锂电池的工作温度范围很窄，高温60度以上、低温0度以下，性能要打折扣。大家用的Ipad冬天是不是经常充不了电，夏天也是的。配置了锂电池的混合动力车必须给锂电池装液体冷却系统。只有冷却系统也不行，还要加热系统，因为冬天没法运行。所以很多配置了锂电池的车被认为是春秋车。

  镍氢电池的温度区间很宽，而且运行的镍氢混合动力车已跑遍全球，有个日本人，驾驶普锐斯环球旅行，而且靠45L油跨越了撒哈拉沙漠。
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