摘要：电动汽车轻量化是现阶段研究的一个重要课题，针对电动汽车低压蓄电池的轻量化课题，探讨锂离子电池应用的可行性。以北汽新能源某一型号纯电动轿车作为研究对象，同时将12V/30Ah锂离子蓄电池和12V/60Ah铅酸蓄电池的性能进行对比分析，试验结果表明锂离子蓄电池样品可以满足电动汽车的低压用电需求，并且其充放电性能，特别是低温充放电性能要优于铅酸电池。此外，锂离子蓄电池样品的质量较铅酸电池有大幅降低，这对于电动汽车的轻量化设计具有一定的参考价值和指导意义。
 
    近些年来，锂离子电池因其高电压、高能量密度、长循环寿命且无污染而愈来愈受到人们的关注，其作为高压动力电池已经在电动汽车中得到了广泛应用，但其作为12V低压蓄电池在电动汽车中的研究报道却很少。目前，电动汽车的低压供电电源基本还是沿用了传统燃油车的铅酸蓄电池体系，而铅酸蓄电池的能量密度较低，仅为25～35Wh/kg，导致蓄电池显得比较笨重。需要指出的是，为了延长电动汽车的续驶里程，电动汽车轻量化已成为未来电动汽车技术发展的趋势之一。有研究表明，电动汽车的质量减轻后，整车续驶里程几乎可以成比例提高。此外，轻量化所带来的好处还有整车操控性能的提升，因而赢得了新能源汽车生产厂商的青睐。由于电动汽车与传统汽车的低压供电原理不尽相同，低压电气系统的性能要求也有很大差异，开发真正适合电动汽车使用特点的12V电源系统有利于减轻汽车整备质量，进而提升整车的续驶里程。另外，铅酸蓄电池的环境污染问题也不可回避，寻找可替代的绿色电池体系势在必行。
    同时需要指出的是，当前针对电动汽车的低压用电需求也缺乏系统的研究，而相关工作的开展将有利于电动汽车低压蓄电池选型的优化。本文深入分析了电动汽车在不同工况下的低压用电需求，同时本文以北汽新能源公司某一型号纯电动汽车为试验样车，通过12V锂离子电池与12V铅酸蓄电池的性能比较，系统验证了12V锂离子低压蓄电池在电动汽车中应用的可行性，这将为电动汽车的轻量化设计提供一种可行的解决方案。

    1 电动汽车低压用电需求分析
    1.1电动汽车低压蓄电池功能分析
    汽车在启动、行驶、搁置、ACC和充电状态都有可能会使用低压蓄电池。
    1）启动状态对于电动汽车，整车“ON”档后，开始高压上电过程，需要低压供电的包括各控制器及各高压继电器等，该过程低压蓄电池需提供的电流一般为10～20A，启动过程中，DC-DC也会同时启动，并给整车低压系统和低压蓄电池输出电流；而对于传统燃油车，汽车的启动过程是由启动机通过飞轮带动发动机，当转速达到500～800 r/min时发动机点火，此后启动机的齿轮会脱离飞轮上的齿圈。在启动过程中，在极短的时间内启动机需要低压蓄电池提供大量的电能，一般轿车的启动电流在100～300A之间，如果发动机的排量增大，启动电流会相应增大。启动过程中，发电机会同时启动，并给整车低压系统和低压蓄电池输出电流。
    2）行驶状态对于电动汽车，整车行驶过程中，一般由DC-DC给整车低压系统供电，同时给低压蓄电池充电，基本不需要低压蓄电池向外输出电流；对于传统燃油车，汽车启动后，发电机会工作，产生的电流主要是提供给整车的电器部件，若发电机产生的电流大于车载电器的当前消耗电流，则会将剩余的电流给低压蓄电池充电。汽车发电机的功率一般在1～2 kW之间，若蓄电池已充满，则车载电器消耗多少电流，发电机才会输出多大电流。
    3）搁置状态整车搁置过程中，电动汽车低压蓄电池的供电机制与传统燃油车类似，低压蓄电池都需输出一定的静态电流。一方面，一些电器设备为了保持数据的记忆功能，必须长期供电，这些电器主要指控制单元。比如音响（记忆上次听过的频段、CD的曲目）和空调（记忆风向风速的设定）等。另外，一些防盗用传感器需要长期供电，以保证全天候的监视功能。静态电流一般不超过20 mA，但越是高级的车，由于电器设备的增多，静态电流也同时增大。通常认为静态电流在50 mA以下为正常，过大的静态电流易使蓄电池亏电，导致汽车无法正常启动。
    4）ACC状态在ACC状态下，电动汽车低压蓄电池的供电机制与传统燃油车类似，整车仅仅是给辅助电器系统上电，例如收音机等，其好处在于高压电路不上电，可以在停车等人的时候节省电力。另外，ACC档还可分流出大电源用电器，避开启动能量需求，同时避免启动大电流对用电器的破坏或干扰。在ACC档下，DC-DC或发电机不工作，低压蓄电池直接向外输出电流，电流大小由开启的低压用电器确定。
    5）充电状态在电动汽车充电过程中，车载充电机低压模块、BMS和相关高压继电器等器件的低压供电一般都由车载充电机或充电桩直接提供，无需低压蓄电池额外输出电流。

    1.2 电动汽车不同工况下低压用电电流分析
    以北汽新能源公司某一型号纯电动汽车为例，整车不同工况下的低压用电需求见表1。可以看到，在整车启动状态、搁置状态和ACC状态，低压供电电源为低压蓄电池，但是用电电流都不大，而在行驶状态和充电状态，都无需低压蓄电池输出电流。

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