新能源汽車技術(shù)概論第四章電動(dòng)汽車儲(chǔ)能裝置課件

1、新能源汽車技術(shù)概論李艷菲 主編 新能源汽車技術(shù)概論 機(jī)械工業(yè)出版社2019年7月主要參考書1主要內(nèi)容第一章 汽車與能源第二章 新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展第三章 新能源汽車類型第四章 電動(dòng)汽車儲(chǔ)能裝置第五章 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)第六章 純電動(dòng)汽車第七章 燃料電池電動(dòng)汽車第八章 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車第九章 其他新能源汽車第四章 電動(dòng)汽車儲(chǔ)能裝置41 動(dòng)力電池概述411 電池的種類412 化學(xué)電池的組成413 動(dòng)力電池的基本術(shù)語 1電池的放電制度2電池的容量3電池的開路電壓4電池的內(nèi)阻5電池的工作電壓、放電終止電壓和放電曲線6電池的能量7能量密度、電池的功率與功率密度9電池的壽命10電池的溫度特性11成本

2、新能源汽車對動(dòng)力電池的要求1 .比能量高。為保證電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池須盡可能儲(chǔ)存多的能量 ，同時(shí)電動(dòng)汽車的重量不能過大，電池的安裝空間也受整車分布限制，因此動(dòng)力電池必須有足夠的比能量。2 .比功率大。為滿足電動(dòng)汽車在加速、上坡、負(fù)載等行駛條件下的動(dòng)力要求，電池必須具備大的比功率。3 .連續(xù)放電率高，自放電率低，電池能夠適應(yīng)快速放電的要求。自放電率低，以保證電池能夠長期存放。4 .充電技術(shù)成熟，時(shí)間短，充電技術(shù)通用性強(qiáng)。能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。新能源汽車對動(dòng)力電池的要求5 .適應(yīng)車輛運(yùn)行環(huán)境。電池除能在常溫條件下正常穩(wěn)定地工作，不受環(huán)境溫度影響，不需要特殊的加熱、保溫系統(tǒng)。能夠適應(yīng)電

3、動(dòng)汽車行駛過程中的振動(dòng)。6 .安全可靠。電池應(yīng)干燥、潔凈，電解質(zhì)不會(huì)滲漏腐蝕接線柱、外殼。不會(huì)引起自燃或燃燒，在發(fā)生碰撞等事故時(shí)，不會(huì)對乘員造成傷害。廢電池能夠回收處理及再生利用，電池中的有害重金屬能夠集中回收處理。電池組可采用機(jī)械裝置進(jìn)行整體拆解、更換，線路連接方便。7 .長壽命、免維護(hù)。電池的循環(huán)壽命不低于1000次，在使用壽命限定期間內(nèi)，不需要進(jìn)行維護(hù)與修理。常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池常用的車用動(dòng)力電池主要包括鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池等。鉛酸電池廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)汽車的低壓供電電源，是一種成熟的汽車電池，但存在比能量低、質(zhì)量和體積太、續(xù)駛里程短、使用壽命短、污染嚴(yán)重等問題，制約了其在電動(dòng)汽車上

4、的應(yīng)用。鎳氫電池因其能量密度高、無鎘污染、可大電流快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足電動(dòng)汽車對動(dòng)力電池的要求，因此鎳氫電池目前被成熟地應(yīng)用到商業(yè)化的電動(dòng)汽車，如豐田Prius。鋰離子電池是目前新能源汽車研究的熱點(diǎn)，它具備能量密度高、能量效率高、自放電率小、循環(huán)使用壽命長、可實(shí)現(xiàn)大電流充放電、無污染等優(yōu)點(diǎn)。各種動(dòng)力電池42鉛酸蓄電池421 鉛酸蓄電池的型號422 鉛酸蓄電池的工作原理423 鉛酸蓄電池的構(gòu)造424 鉛酸蓄電池的特性鉛酸蓄電池的工作特性1.放電特性(1)概念在恒流放電過程中，蓄電池的端電壓和電解液相對密度隨時(shí)間而變化的規(guī)律。鉛酸蓄電池的工作特性(1)概念：在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓與

5、電解液相對密度隨時(shí)間而變化的規(guī)律。注意：充電電源必須采用直流電源，以一定的電流強(qiáng)度向一只完全放電的蓄電地進(jìn)行充電。2.充電特性4.3 鎳氫（ MH/Ni）電池鎳氫電池具有長期過放電和過充電保護(hù)能力，但壽命不如鎳鎘電池。鎳氫電池已在20世紀(jì)90年代逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。鎳氫（ MH/Ni ）電池采用鎳的氧化物作為正極，儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，電解液通常選用 KOH溶液。由 Ni(OH)2正極材料和儲(chǔ)氫合金負(fù)極材料組成電池的反應(yīng)式：常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池4.4.鋰離子電池鋰離子電池以碳為負(fù)極，以含鋰的化合物為正極。鋰電池的種類繁多，常見的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合

6、物固體電解質(zhì)電池等，鋰離子電池比能量的理論值為 570Wh/Kg，它目前達(dá)到的性能指標(biāo)是：比能量為 100Wh/Kg，比功率 200W/Kg，循環(huán)使用壽命為1200次，充電時(shí)間 2-4h。目前市場主流為：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池以 LiFeO4為例，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池鋰電池工作原理示意圖4.5 飛輪電池當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有一定的動(dòng)能。飛輪電池正是以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的。飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。4.5 飛輪電池飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即

7、用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其功能；放電時(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對外輸出電能，完成機(jī)械能(動(dòng)能)到電能的轉(zhuǎn)換。據(jù)稱，飛輪電池比能量可達(dá)5KW/Kg ，比功率達(dá)20KW/Kg ，使用壽命長達(dá)25年，可供電動(dòng)汽車行駛500萬公里。 典型的飛輪儲(chǔ)能裝置由飛輪組件(包括轉(zhuǎn)子、支承軸承、殼)、電子控制設(shè)備(主要是電子電路控制器)、輔助運(yùn)行系統(tǒng)等部分組成。（圖4-33）圖4-33 飛輪儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)4.6 超級電容超級電容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名電化學(xué)電容器(Electrochemical Capacitors)，雙電層電容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件。超級電容突出優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬，是世界上已