混动流派大PK：电池技术到底哪家强？

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时间：2016-09-30 13:11:47

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混动流派大PK：电池技术到底哪家强？　　 9月28日晚上，本田新雅阁混动版正式上市，正在以各种姿势刷爆朋友圈。　　就在今年，大众、通用、宝马等，也都纷纷推出了混合动力汽车，混动似乎

　　 9月28日晚上，本田新雅阁混动版正式上市，正在以各种姿势刷爆朋友圈。

　　就在今年，大众、通用、宝马等，也都纷纷推出了混合动力汽车，混动似乎突然之间火了。

　　在纠结该不该买混动汽车之前，不妨先读读这篇纯技术文章。

　　混动产生了哪些流派？这真是一个大问题。个人觉得有3个角度是可以论一论“流派”的：

　　1)系统构型：行星齿轮派与非行星齿轮派

　　2)电池技术：锂电池派与镍氢电池派

　　3)电机技术：永磁同步派与感应电机派

　　本文主要从电池技术的角度来捋一捋不同的混动流派，电池技术哪家强呢？

　　锂电池路线vs镍氢电池路线

　　正如谈纯电动避不开特斯拉一样，谈混合动力的时候，也都要和丰田普锐斯进行对比。

　　丰田普锐斯的混动系统构型堪称完美，近20年都无需大改，沿用至今。但其在电池类型的选择上，却是另外一番景象——丰田一直以镍氢电池为主，直至第4代普锐斯才提供了锂电池与镍氢电池两个版本，锂电池组，仅有56个Cells，而镍氢电池组则有168个Cells，因此两者在成本价格上相去不远，且输出电压也在伯仲之间，但锂电池组的重量较镍氢电池组轻了16公斤。与锂电池相比，镍氢电池有固有的劣势，可以预见到，丰田在不远的将来，将不得不转为以锂电池为主。

　　而作为对比的通用，则从最原始的BAS系统（皮带助力微混）到插电的沃蓝达、以及SPARK电动车，都坚决采用了锂电池路线。最近看过一篇很有意思的文章《原来特斯拉的电动车技术来自于TA》，文中讲到通用是锂电池路线的倡导者，通用EV1项目的负责人和特斯拉Roadster也颇有渊源。通用涉足电动车的历史可能要追溯到1990年（甚至更早），通用当年推出了一款电动车“Impact”，并提供给用户进行试用。

　　尽管该项目后来搁浅，试用的样车也被尽数回收，但是通过该项目积累了大量的电动车经验和技术，用在后续的VOLT、BEV以及BOLT上。后续从VOLT开始，大规模使用锂电池技术。即使只有0.5kWh电池的上一代君越eAssist，都采用了锂电池，要知道同时代别的微混车都在用铅酸。因此，通用在锂电池应用这一领域可谓占尽了先机，是第一个在所有从混动到纯电动都使用锂电池的厂家。可以说，通用是锂电池车用领域“第一个吃螃蟹的人”，这也是为什么要把通用单独拎出来，作为“锂电池派”的典型。

　　通用锂电池派与丰田镍氢电池派相比，有以下区别：

　　a)能量密度：

　　电池的主要用途是储存能量，因此能量密度是电池的最重要参数，在这方面锂电池对比镍氢电池有较大的优势。以2012年推出的第三代普锐斯镍氢电池为例，1.3kWh容量，重量却达到53.3kg，能量密度才24.4Wh/kg；而同时代通用推出的VOLT，采用锂电池，电池包容量16kWh，重量为181.4kg，能量密度为88.2Wh/kg，两者能量密度差了差不多4倍。通用的最新产品，BOLT使用的电池包为LG的层状电池60kWh，435kg，其能量密度达到了138Wh/kg，最近上市的君越混动版本，采用了第二代Voltech，使用1.5kWh电池包，可为60kW和54kW的两个电机提供动力，功率密度可见一斑。

　　从这个角度来看，丰田还停留在中度混合动力的阶段，以短期降低油耗为目的，而对未来的战略并不明朗；而通用是冲着深度混合动力方向去的，甚至为纯电动做好了技术铺垫，混合动力-插电式-纯电动的技术路线已经非常明确。

　　b)电池容量：

　　从电池容量来说，普锐斯的电池容量仅能提供不到10公里的纯电动行驶，而通用VOLT则可以提供多达60km的纯电动续驶里程。因此，丰田对于电池的思路就是辅助系统，而通用则把电池放到了和发动机同等重要的位置上。也就是说，丰田的混合动力还是以发动机为主，比如研发了阿特金森循环发动机，而通用的混合动力则把电池放在了较为重要的地位。

　　c)电池管理技术水平

　　从技术角度，锂离子电池系统比镍氢电池系统要复杂，技术难度更大。锂电池虽然能量密度高，使用寿命长，但对温度更加敏感，需要设计复杂的热管理系统。例如，通用第二代VOLT设计了多种模式的热管理系统，可以用废热给电池加热，也可以用空调给电池冷却，设计非常节能和精妙，有效地增加了电池寿命和性能。而镍氢电池对温度敏感性较差，设计简单的热管理系统即可。另一方面，通用锂离子电池包较大（比如VOLT电池容量是普锐斯的十多倍），使用更先进的均衡技术、充放电控制技术等，使得Volt的电池组内的温度差可控制在2°C以内，有力地支持了8年的电池组寿命保证期。

　　通用的凯迪拉克CT6电池管理技术来源于第二代Volt电池管理的技术基础，也充分展示了在电池集成与管理方面的最高水平：由3段96S2P电池（96个电芯Cell，每个电芯包含2个电芯对Cell Pair）组成，外部由高压压铸铝板进行相应的保护，内部还包含必须的高低压线束以及散热管Thermal Plumbing，并在电芯间加入了水冷散热鳍片，模块化设计使得可以灵活配置电池组的外形与容量。

　　作为一名工程师，在我看来，特斯拉的电池管理水平已不低，但在通用这种“老司机”炫技一般的水平看来，还是略显稚嫩。不仅特斯拉，丰田在电池管理技术上的投入也较少。锂电池派与镍氢电池派在电池管理水平上的差距，主要是由于丰田认为电池处于辅助地位，自然投入的研发成本较低，以投入性价比为主；而通用则认为电池是动力系统的半壁江山，对电池及其管理技术进行了深入研究。

　　不知道为什么，看到通用的双行星齿排系统与电池管理系统，令人眼花缭乱，让人感叹鬼斧神工，这总是让我想到另外两个工程师向往的企业：摩托罗拉与索尼。不管怎么说吧，这技术水平是杠杠的。