yulzhu

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电池系统的能量密度

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前段时间,有个老外同事聊起这个话题,问了几个问题,如下:1L汽油和1L锂电池让汽车可以跑多少的距离?

这个问题其实很有趣啊,锂电池系统就像一个油箱一样的,本身用的是电,但是占用的体积,可以使用这种方法来估量。

汽油vs电池能量密度的数据,在Wiki上使用是这样的:

MJ与Kwh的换算是1 MJ = 0.277778 kwh; 1 kwh = 3.6 MJ,因此可以得到约为:汽油的质量能量密度为 12330Wh/kg,体积能量密度为9000Wh/L,当然由于内燃机效率的问题,其本身就有很大的损失,其效率传递是完全不同的,按照下图的看法发动 机内部的能量损失为68%,只有32%得到利用了;电池的话,以损失10%,剩余90%计。

为了进一步梳理,我将电气化车辆数据进行整理,然后进行了对比,如下:

这样兑换下来,折算相对质量能量密度和体积质量密度分别为:

  1. 4000 Wh/kg 对手最高的是120Wh/kg,质量就没话说了,当然也要计算油箱什么的重量,算加成系数50%。2000 vs 120 ,9倍的差距。

  2. 3000 Wh/L 对手最高的是205Wh/L,只算电池当然是不公平的,因为整个电气化系统对引擎的话,体积是要小不小的,算个总体的话,再加个系数50%。1500 vs 205,差距为7倍。

从上表可以看出来很多的东西:

  1. 现阶段直接对标,纯电动对燃油车,肯定是很困难的

  2. 目前主流OEM转向插电式,是折损了每千瓦的英里数的从3.5跌倒了2.3左右

  3. 做新能源汽车,是需要其他的技术,如轻量化来辅助的,光是靠电气化那点效率和体积的改进,抵不住电池本身的限制

注:EPA测试的时候用高速工况、US06和城市工况叠加处理,比NEDC更能反应实际的情况的,我现在取的数据基本都是EPA评价的,厂家给的水分有点大。


参考文献

1) VEHICLE ELECTRIFICATION –DRIVING TO A SUSTAINABLE FUTURE Alan Taub

2) GM’s Electrification Strategy With Focus on Hydrogen and Fuel Cell Electric Vehicles George P. Hansen

3)Energy densityWIK


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