2025年10月31日
TE2025年10月30日
罗克韦尔2025年10月24日
采埃孚2025年10月24日
兆易创新2025年10月24日
欣旺达2025年10月27日
魏德米勒
2025年10月22日
倍福
2025年10月16日
罗克韦尔
2025年10月16日
明珞装备
2025年10月11日
EMAG
2025年10月31日
海克斯康
2025年10月24日
Melexis
2025年10月24日
倍加福
2025年10月23日
科尔摩根
2025年10月23日
海康机器人
用于电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的电池技术已经获得了显著进步,不但电池能量密度已稳步提高,而且电池还能可靠地充电和放电数千次。如果设计工程师能有效利用这些技术进步,那么就成本、可靠性和寿命而言,电动汽车和混合动力电动汽车就有潜力与传统汽车竞争。
一个电池规定的容量是指电池从100%充电状态到零充电状态所能提供的电量。充电到100%充电状态或放电到零充电状态会迅速缩短电池寿命,因此应该仔细管理电池以避免完全充电或完全放电状态。与工作在30%~70%的充电状态之间(利用40%的容量)相比,工作在10%充电状态到90%充电状态之间(利用80%的规定容量)可以将电池的充电循环总次数减少到原来的1/3或更低。
在有效电池容量和电池寿命之间进行平衡给电池系统设计工程师带来了挑战。考虑前文提到的利用40%容量与利用80%容量的情况。如果系统将电池为限制为仅使用其40%容量,以便使电池寿命延长到原来的3倍,那么电池尺寸必须增大1倍以获得与利用80%容量情况下一样多的可用容量。但这会使电池系统的重量和体积增大1倍,从而提高成本并降低效率。
汽车制造商一般要求电池寿命超过10年,且对必需的可用电池容量做了规定。电池系统设计工程师面临的挑战是必须竭尽所能用最小的电池组实现最大的容量。为达到这个目标,电池系统必须采用精密的电子电路仔细控制和监视电池。
电动汽车电池组系统
电动汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池,充电到4.2V的锂离子电池而言,这样的电池组可产生超过400V的总电压。尽管汽车电源系统将电池组看作单个高压电池,每次都对整个电池组进行充电和放电,但电池控制系统必须独立考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量稍微低于其他电池,那么经过多个充电/放电周期后,其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡,那么它最终将进入深度放电状态,从而导致损坏,并最终形成电池组故障。为防止这种情况发生,每个电池的电压都必须监视,以确定充电状态。此外,必须有一个装置让电池单独充电或放电,以平衡这些电池的充电状态。
图1:并行独立CAN模块
三菱汽车工业在“第17届聚合物材料论坛”(高分子学会主办,2008年11月27日~28日于广岛国际会场举行)上宣布(演讲序号2PA02),开发成功了用竹纤维做强化材料的复合树脂材料,目标是用于汽车内装部件。将竹纤维用作汽车部件尚属首次。使用植物原料旨在减少二氧化碳的排放量。目前,该公司正在研讨量产化相关事宜,“希望将成本降至现有材料的1.5倍左右”。
竹子的纤维化的工序如下,首先将竹子分割成四块并去除竹节,然后用特殊设备(未公开)进行粉碎和获取纤维。此前,竹子的纤维化是采用蒸汽爆碎(水蒸气加热分解纤维)的方法,不过因产生乙酸、甲酸、乙醛和VOC(挥发性有机化合物)等无法用于汽车用途。而此次的方法则不存在这样的问题。
该公司通过合成(1)PBS(聚丁二烯-苯乙烯)树脂和(2)聚丁烯树脂制成竹纤维。这两种树脂多采用植物原料。
(1)PBS树脂是糖和淀粉发酵生成的琥珀酸和石油中的1,4-Butanediol直接脱水缩合而成。混合竹纤维和PBS纤维制成杂化纤维,通过热压成形技术使之成形。植物含量(植物材料所占的重量比例)约为83%。
作为该复合材料的物理特性,机械性能已达到实车使用水平。该复合材料已用于从2008年2月开始提供各电力公司试验的电动汽车“iMiEV”的后挡板内饰。存在的问题是,该材料加水易分解,必须添加水分解抑制剂,但抑制剂价格较高且耐热性较低(负荷弯曲温度为109℃),因此采用部件受限。目前,正在讨论用于“iMiEV”量产车的可行性。
(2)聚丁烯是多元醇成分和聚亚胺酯成分反应生成的树脂,其中的大部分多元醇由蓖麻油多元醇和椰油甘油代替。在竹纤维中添加粘合树脂制成杂化纤维,将该杂化纤维装满金属模具,利用反应射出成形机(RIM)注入多元醇成分和聚亚胺酯成分,使之反应硬化后成形。植物含量约为60%。
该复合材料的物性值方面,负荷弯曲温度为193℃,各项指标值均较高。不过,作为汽车材料,与一般的PP(聚丙烯)树脂相比还存在生产速度慢、制造成本高的问题,因此今后将进一步改进。主要用于车门装饰板基材、座席后挡板和车顶材料等。
关于二氧化碳排放量的削减效果,试算了整个生命周期(从原料的采用到废弃)的二氧化碳排放量,竹纤维PBS树脂复合材料约为原石油类PP树脂的51%,竹纤维植物制氨基甲酸乙酯树脂复合材约为28%,削减效果显著。