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

在國家引導和市場推動下，我國新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期，“造車新勢力”爭相崛起，傳統(tǒng)車企快速布局，我國電動汽車銷售量和保有量不斷增加。電動汽車的補貼政策對動力蓄電池能量密度、整車續(xù)駛里程與能量消耗量做了相關限定，提高車輛儲能密度，提高車輛輕量化系數(shù)，提升車輛續(xù)駛里程對于新能源汽車企業(yè)而言非常重要。

1、鋰離子蓄電池VS鉛酸蓄電池

在各個應用領域，鋰離子動力蓄電池都有替代鉛酸電池的趨勢，梯次利用的鋰離子動力蓄電池通常流通到電動自行車、兩輪電動車和低速物流車等領域。

從早期的電動汽車，到燃油車上普遍配置的鉛酸啟動電池（電瓶），電池始終是汽車上的重要部件。“整車無鉛化”是電動汽車發(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電池的企業(yè)，至今已成熟應用多年。

（1）鋰電池&鉛酸電池優(yōu)劣勢對比

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

鋰電池缺點：價格相對較高。

鉛酸電池優(yōu)點：結(jié)構簡單、價格低廉、材料易于獲得、適應性強等。

鉛酸電池缺點：有較強的自動放電特性且壽命較短，導致長時間不使用就需要接電或更換電池；整車鉛酸蓄電池重量一般在10公斤以上，不利于車輛輕量化，增加整車能耗；廢棄過程中都會給環(huán)境帶來污染和危害。

（2）經(jīng)濟價值

新能源汽車上通過改善低壓系統(tǒng)及策略來降低整車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)濟價值。

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

2、低壓鋰離子蓄電池技術

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

20 世紀 90 年代，美國曾試圖主導新一次電氣系統(tǒng)升級，推動 42V 系統(tǒng)的應用，但受限于當時的技術水平，升級以失敗告終。

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

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

3、低壓鋰離子蓄電池容量定設計

隨著電動汽車的智能化發(fā)展，低壓用電器將越來越多，中控大屏、收音機、手機充電器、智能機器人、各類雷達及線控系統(tǒng)等，均要消耗低壓能量。純電動汽車主要的低壓用電器有儀表、水泵、車燈和控制與網(wǎng)關等，其中制動系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)與環(huán)境和工況等相關，損耗較大且不確定性較強。

以某款純申動汽車為例，各低壓用電器功耗設計值見下表：

若采用NEDC工況平均損耗計算，以平均車速為 33km/h車輛每行駛 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車輛平均行駛車速。

4、鋰離子電池替代鉛酸電池優(yōu)缺點分析

對于傳統(tǒng)燃油車而言，低壓電池起到低壓系統(tǒng)備用電源的作用，車輛在起動以后，通常由發(fā)動機帶動發(fā)電機提供低壓電源。對于純電動汽車而言，車輛起動后，通常由動力電源經(jīng)過 DC/DC 變換器轉(zhuǎn)換為低壓用電器供電。

在新能源汽車上，低壓鋰離子蓄電池替代鉛酸電池的優(yōu)缺點是相對性的，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。

鋰離子電池替代鉛酸電池的優(yōu)點：

提高車輛續(xù)駛里程；

提高整車儲能密度；

降低每公里配電成本；

降低車輛行駛過程 DC/DC 變換器的損耗，提升儲電效率。

鋰離子電池替代鉛酸電池的缺點：

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，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方案，可以提高電動汽車輕量化系數(shù)、增加車輛配電量、提升車輛續(xù)駛里程，具有較大的經(jīng)濟效益潛力。用磷酸鐵鋰啟動電池替代傳統(tǒng)鉛酸啟動電池還需要繼續(xù)優(yōu)化能源管理策略以及低壓電池硬件設計，并將該方案在實車上驗證。