電動汽車測試與評價課件：電動汽車用動力蓄電池測試與評價 -

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頁電動汽車用動力蓄電池測試與評價

電動汽車測試與評價本章教學要點車用超級電容鉛酸蓄電池鋰離子蓄電池金屬氫化物鎳蓄電池2023/11/16第2

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頁3.1.1車用超級電容原理車用超級電容的原理：利用電雙層的結(jié)構實現(xiàn)電解質(zhì)的機能。當固體和液體這兩個不同相態(tài)接觸時，在接觸界面上正負電荷為相對排列，形成電雙層結(jié)構。通常狀態(tài)下的超級電容，由于正極和負極采用相同的活性炭，因此沒有電位差，同電池一樣不產(chǎn)生電動勢。但是充電時有大量電子流向負極使負極帶電，而電極表面匯集了與此電量等量的正離子。正極與此相反，匯集負離子。以此保證各自電極和離子間的電位差。表示為等效電路時，正極、負極上的雙電層各自等價于一個電容，可理解為通過電解液串聯(lián)。2023/11/16第4

頁3.1.2車用超級電容分類根據(jù)電極材料分類

碳電極雙電層超級電容金屬氧化物電極超級電容有機聚合物電極超級電容根據(jù)電解質(zhì)材料分類

有機物電解液超級電容

水基溶液超級電容碳鎳體系超級電容

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頁3.1.3車用超級電容的基本術語及型號圖3.1超級電容器型號示意圖2023/11/16第6

頁3.1.4基本試驗及要求

電容器檢驗時，外殼不得有變形及裂紋，表面平整、干燥，無電解液溢痕，且標志清晰。標志應清晰完整、準確無誤。電容器的外形尺寸及質(zhì)量符合生產(chǎn)企業(yè)提供的技術條件。其主要包括：試驗條件試驗方法和要求靜電容量、儲存能量、內(nèi)阻、大電流放電能力、電壓保持、高溫性能、低溫特性、循環(huán)耐久能力、耐振動性、穿刺試驗、加熱試驗。2023/11/16第7

頁3.1.5檢驗規(guī)則檢驗分類、檢驗項日、要求章條號、試驗方法章條號、樣品數(shù)量和試驗周期見書中表3一1。每批產(chǎn)品出廠前應在該批產(chǎn)品中隨機抽樣進行出廠檢驗，并按書中表3一1的規(guī)定進行。在出廠檢驗中，若有一項或一項以上不合格時，應將該批產(chǎn)品退回生產(chǎn)部門返修普檢，然后再次提交檢驗。若再次檢驗仍有一項或一項以上不合格，則判定該批產(chǎn)品為不合格。

型式檢驗可選用某一規(guī)格為代表產(chǎn)品進行，但是產(chǎn)品鑒定試驗不可選用某一規(guī)格為代表產(chǎn)品進行。型式檢驗共需抽樣20只，其中4只為備份電容器。2023/11/16第8

頁3.2.1電動汽車用鉛酸蓄電池原理鉛酸蓄電池的基本單元是單體電池，每個單體電池均由正極板、負極板和裝在正極板和負極板之間的隔板組成。正極板表面上附著一層褐色的二氧化鉛，負極板是海綿狀的鉛板。電解液是濃度為27%—37%的稀硫酸水溶液。兩端加上負荷時，在外部電路電子流動形成電流，而在電池內(nèi)部，化學能轉(zhuǎn)換為電能，電以離子的形式，從一個電極到另一個電極。正電極在放電時，是由外界電路接收電子，形成還原反應;負電極釋放電子到外界電路，形成氧化反應;電解液的作用是給正負電極之間流動的離子創(chuàng)造一個液體環(huán)境，或者說充當離子流動的介質(zhì)。2023/11/16第9

頁3.2.2鉛酸蓄電池的分類免維護鉛酸蓄電池的特點：（1）免維護蓄電池采用低銻合金或鉛鈣合金做極板柵架;

（2）采用信封式隔板。這樣可以有效避免正極板上活性物質(zhì)脫落，延長蓄電池使用壽命;

（3）采用內(nèi)裝飾密度計。從密度計指示器指示的不同顏色，可以判斷蓄電池的存電狀態(tài)及液面高度;

（4）采用安全通氣裝置;

（5）聯(lián)條采用穿壁式連接。這種連接方式可以減小蓄電池的內(nèi)阻，提高蓄電池的容量。2023/11/16第10

頁3.2.4基本試驗及要求蓄電池檢驗時，外殼不得有變形及裂紋，表面干燥、無酸液，且標志清晰、正確。電池極性應與標志的極性符號一致。蓄電池外形尺寸、質(zhì)量參見企業(yè)提供的技術說明。端子的位置以及對端子的外觀、結(jié)構等具體要求由用戶與制造廠協(xié)商決定。其主要包括：試驗條件試驗方法和要求3h率額定容量、大電流放電、快速充電能力試驗、-20oC低溫放電、安全性、密封反應效率、水損耗、荷電保持能力、循環(huán)耐久能力、耐振動性能、限壓閥2023/11/16第11

頁3.2.5檢驗規(guī)則表3-4檢驗規(guī)則2023/11/16第12

頁3.2.5檢驗規(guī)則每批產(chǎn)品出廠前應在該批產(chǎn)品中隨機抽樣進行出廠檢驗。在出廠檢驗的3h率額定容量試驗中，蓄電池的容量差應不大于5%。在出廠檢驗中，若有一項或一項以上不合格，應將該批產(chǎn)品退回部門返修普驗，然后再次提交驗收。若再次檢驗仍有一項或一項以上不合格則判定該批產(chǎn)品為不合格。2023/11/16第13

頁3.2.6鉛酸蓄電池的改進鉛酸蓄電池容量的影響因素與提高極板構造的影響放電電流的影響電解液溫度的影響電解液密度的影響蓄電池的免維護及密封化板柵合金的改進負極的改進電池的裝配電池的管理2023/11/16第14

頁3.3.1電動汽車用鋰離子蓄電池原理鋰離子電池通過正極鋰金屬氧化物中產(chǎn)生的鋰離子在負極活性炭中的嵌入與遷出來實現(xiàn)蓄電池的充放電過程。當對鋰離子電池進行充電時，正極上的鋰原子電離成鋰離子與電子。生成的鋰離子通過電解液運動到負極。當對電池放電時，嵌在負極碳層中的鋰原子從活性炭內(nèi)部向表面移動，并在表面電離成鋰離子與電子。鋰離子與電子分別通過電解質(zhì)和負荷到達正極板，重新嵌入鋰金屬氧化物中。通常所說的蓄電池容量指的就是放電容量。2023/11/16第15

頁3.3.3鋰離子蓄電池的基本術語及型號圖3.5鋰離子蓄電池型號示意圖2023/11/16第16

頁3.3.4基本試驗及要求蓄電池檢驗時，外觀不得有變形及裂紋，表面應平整、干燥、無外傷、無污物等，且標志清晰、正確;端子極性應正確。并應有正負極的清晰標志。蓄電池外形尺寸、質(zhì)量應符合生產(chǎn)企業(yè)提供的技術條件。其主要包括：試驗條件試驗方法和要求單體蓄電池蓄電池充電、20oC放電容量、-20oC放電容量、55oC放電容量、20oC倍率放電容量、常溫與高溫荷電保持與容量恢復能力、儲存、循環(huán)壽命、安全性蓄電池模塊20oC放電容量、簡單模擬工況、耐振動性、安全性2023/11/16第17

頁3.3.5檢驗規(guī)則表3-7檢驗規(guī)則2023/11/16第18

頁每批產(chǎn)品出廠前應在該批產(chǎn)品中隨機抽樣進行出廠檢驗。對出廠檢驗的20oC放電性能檢驗項目，所有蓄電池樣品I3（A）放電容量差應不小于5%。在出廠檢驗中，若有一項或一項以上不合格，應將該批產(chǎn)品退回部門返修普驗，然后再次提交驗收。若再次檢驗仍有一項或一項以上不合格則判定該批產(chǎn)品為不合格。3.3.5檢驗規(guī)則2023/11/16第19

頁3.4.1電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池

金屬氫化物鎳電池的正極是

，負極是采用由貯氫材料作為活性物質(zhì)的氫化物電極，電解質(zhì)為氫氧化鉀水溶液，隔膜仍沿用鎘鎳電池使用的隔膜，主要有尼龍纖維、聚丙烯纖維和維綸纖維電池隔膜。電池表示為式中，M為貯氫合金；MH為金屬氫化物。2023/11/16第20

頁3.4.2金屬氫化物鎳蓄電池分類及特點由于MH—Ni電池在使用中需循環(huán)使用，所以要考慮其影響因素。主要分為內(nèi)在因素和外在因素。電池本身因素（內(nèi)在因素）貯氫合金壽命、鎳電極壽命、隔膜、導電劑、粘合劑、電池結(jié)構和組裝工藝電池的使用和維護（外在因素）充電方式、過充電、放電深度、電池工作溫度、合理安排電池充電時間、電池的均勻性2023/11/16第21

頁3.4.3基本試驗及要求單體蓄電池充電、20oC放電性能、-20oC放電性能、55oC放電性能、20oC倍率放電性能、常溫與高溫荷電保持能力、安全性、循環(huán)壽命、儲存蓄電池模塊充電、20oC放電性能、簡單模擬工況、耐振動性、安全性2023/11/16第22

頁3.5簡單模擬工況1.能量型蓄電池

能量型蓄電池放電步驟在（205）oC條件下進行，由四個階段組成。圖3.6能量型蓄電池簡單模擬工況放電曲線2023/11/16第23

頁3.5簡單模擬工況表3—13能量型蓄電池簡單模擬工況放電階段2023/11/16第24

頁2.功率型蓄電池功率型蓄電池放電步驟在（205）oC條件下進行，由兩個階段組成。圖3.7功率型蓄電池簡單模擬工況放電曲線3.5簡單模擬工況2023/11/16第25

頁3.5簡單模擬工況表3—14功率型蓄電池簡單模擬工況放電階段2023/11/16第26

頁3.6一致性分析方法1.單體電池的一致性分析方法以24只單體蓄電池為例，單體蓄電池放電容量的標準差系數(shù)計算如下:標準差標準差系數(shù)式中，為第個蓄電池的容量;為24個蓄電池的平均容量。