近幾年來(lái)，新能源汽車(chē)的浪潮席卷全球，一場(chǎng)電池取代燃油的革命正如火如荼，也成為中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)彎道超車(chē)的絕佳契機(jī)。

在國(guó)家引導(dǎo)和市場(chǎng)推動(dòng)下，我國(guó)新能源電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，“造車(chē)新勢(shì)力”爭(zhēng)相崛起，傳統(tǒng)車(chē)企快速布局，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售量和保有量不斷增加。電動(dòng)汽車(chē)的補(bǔ)貼政策對(duì)動(dòng)力蓄電池能量密度、整車(chē)?yán)m(xù)駛里程與能量消耗量做了相關(guān)限定，提高車(chē)輛儲(chǔ)能密度，提高車(chē)輛輕量化系數(shù)，提升車(chē)輛續(xù)駛里程對(duì)于新能源汽車(chē)企業(yè)而言非常重要。

1、鋰離子蓄電池VS鉛酸蓄電池

在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，鋰離子動(dòng)力蓄電池都有替代鉛酸電池的趨勢(shì)，梯次利用的鋰離子動(dòng)力蓄電池通常流通到電動(dòng)自行車(chē)、兩輪電動(dòng)車(chē)和低速物流車(chē)等領(lǐng)域。

從早期的電動(dòng)汽車(chē)，到燃油車(chē)上普遍配置的鉛酸啟動(dòng)電池（電瓶），電池始終是汽車(chē)上的重要部件。“整車(chē)無(wú)鉛化”是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的新方向，比亞迪早就成為了全球首家搭載磷酸鐵鋰啟動(dòng)電池的企業(yè)，至今已成熟應(yīng)用多年。

（1）鋰電池&鉛酸電池優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

鋰電池優(yōu)點(diǎn)：充放電特性好，壽命更長(zhǎng)，更環(huán)保，更輕便，有利于整車(chē)靈活布置并降低整車(chē)能耗。

鋰電池缺點(diǎn)：價(jià)格相對(duì)較高。

鉛酸電池優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、材料易于獲得、適應(yīng)性強(qiáng)等。

鉛酸電池缺點(diǎn)：有較強(qiáng)的自動(dòng)放電特性且壽命較短，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間不使用就需要接電或更換電池；整車(chē)鉛酸蓄電池重量一般在10公斤以上，不利于車(chē)輛輕量化，增加整車(chē)能耗；廢棄過(guò)程中都會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染和危害。

（2）經(jīng)濟(jì)價(jià)值

新能源汽車(chē)上通過(guò)改善低壓系統(tǒng)及策略來(lái)降低整車(chē)能耗水平的空間極其有限，低壓鉛酸電池是否可以被鋰離子替代？需要分析低壓鉛酸電池替換為高密度的鋰離子電池的節(jié)能經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

為提升電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程，對(duì)動(dòng)力蓄電池的能量密度要求越來(lái)越高，車(chē)輛的輕量化也越來(lái)越重要。通過(guò)在新能源汽車(chē)上配置低壓鋰離子電池，可以使動(dòng)力蓄電池輸出端的能耗直接降低約0.6kw·h/100km，對(duì)續(xù)駛里程的提升意義重大。

2、低壓鋰離子蓄電池技術(shù)

20 世紀(jì) 70 年代，車(chē)用電氣系統(tǒng)形成了目前較為普遍的12V 系統(tǒng)。

20 世紀(jì) 90 年代，美國(guó)曾試圖主導(dǎo)新一次電氣系統(tǒng)升級(jí)，推動(dòng) 42V 系統(tǒng)的應(yīng)用，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，升級(jí)以失敗告終。

近年來(lái)，為提升電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程，對(duì)動(dòng)力蓄電池的能量密度要求越來(lái)越高，車(chē)輛的輕量化也越來(lái)越重要。隨著新能源汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，各種大功率電子器件不斷集成，節(jié)能減排技術(shù)不斷更新，出現(xiàn)了采用 48V 弱混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車(chē)。

目前，主流的純電動(dòng)汽車(chē)低壓系統(tǒng)依然沿用 12V 鉛酸電池的方案。電動(dòng)汽車(chē)的大功率用電器可從動(dòng)力蓄電池中取電，而低壓用電系統(tǒng)通常使用動(dòng)力蓄電池經(jīng)過(guò) DC/DC 變換器轉(zhuǎn)換后間接驅(qū)動(dòng)。

3、低壓鋰離子蓄電池容量定設(shè)計(jì)

隨著電動(dòng)汽車(chē)的智能化發(fā)展，低壓用電器將越來(lái)越多，中控大屏、收音機(jī)、手機(jī)充電器、智能機(jī)器人、各類(lèi)雷達(dá)及線(xiàn)控系統(tǒng)等，均要消耗低壓能量。純電動(dòng)汽車(chē)主要的低壓用電器有儀表、水泵、車(chē)燈和控制與網(wǎng)關(guān)等，其中制動(dòng)系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)與環(huán)境和工況等相關(guān)，損耗較大且不確定性較強(qiáng)。

以某款純申動(dòng)汽車(chē)為例，各低壓用電器功耗設(shè)計(jì)值見(jiàn)下表：

若采用NEDC工況平均損耗計(jì)算，以平均車(chē)速為 33km/h車(chē)輛每行駛 100km為例，低壓用電系統(tǒng)損耗=低壓用電系統(tǒng)平均耗電功率X車(chē)輛平均行駛車(chē)速。

4、鋰離子電池替代鉛酸電池優(yōu)缺點(diǎn)分析

對(duì)于傳統(tǒng)燃油車(chē)而言，低壓電池起到低壓系統(tǒng)備用電源的作用，車(chē)輛在起動(dòng)以后，通常由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)提供低壓電源。對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)而言，車(chē)輛起動(dòng)后，通常由動(dòng)力電源經(jīng)過(guò) DC/DC 變換器轉(zhuǎn)換為低壓用電器供電。

在新能源汽車(chē)上，低壓鋰離子蓄電池替代鉛酸電池的優(yōu)缺點(diǎn)是相對(duì)性的，以下是從使用壽命、能量密度、配電成本等維度分析鋰離子電池替代鉛酸電池的優(yōu)缺點(diǎn)。

鋰離子電池替代鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)：

提高車(chē)輛續(xù)駛里程；

提高整車(chē)儲(chǔ)能密度；

降低每公里配電成本；

降低車(chē)輛行駛過(guò)程 DC/DC 變換器的損耗，提升儲(chǔ)電效率。

鋰離子電池替代鉛酸電池的缺點(diǎn)：

寒冷或極端天氣，鋰離子電池低溫特性不如鉛酸電池；

低壓電源從備用電源的切換為儲(chǔ)能電源，經(jīng)常處于充放電工作狀態(tài)，需要增加電池管理系統(tǒng)；

需要根據(jù)具體的使用習(xí)慣配置電量。

綜上所述，低壓鋰離子蓄電池替代鉛酸電池的方案在理論上可行，而且成本上有優(yōu)勢(shì)，采用低壓鋰離子蓄電池替代鉛酸電池作為備用電源的技術(shù)方案，可以提高電動(dòng)汽車(chē)輕量化系數(shù)、增加車(chē)輛配電量、提升車(chē)輛續(xù)駛里程，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益潛力。用磷酸鐵鋰啟動(dòng)電池替代傳統(tǒng)鉛酸啟動(dòng)電池還需要繼續(xù)優(yōu)化能源管理策略以及低壓電池硬件設(shè)計(jì)，并將該方案在實(shí)車(chē)上驗(yàn)證。