《新能源汽車綜合故障診》課件-任務(wù)4 新能源電力控制系統(tǒng)-儲(chǔ)能系統(tǒng)

任務(wù)4新能源電力控制系統(tǒng)

-儲(chǔ)能系統(tǒng)本節(jié)主要內(nèi)容：第一節(jié)電池的發(fā)展歷史第二節(jié)新能源汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)分類和參數(shù)第三節(jié)新能源汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)-鋰離子電池第四節(jié)新能源汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)-燃料電池整車電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)車載電源模塊高壓蓄電池電池管理器（BMS）充電控制器（車載充電器）電力驅(qū)動(dòng)主模塊驅(qū)動(dòng)控制器（電機(jī)控制器）驅(qū)動(dòng)電機(jī)中央控制單元（整車控制器）底盤車身輔助裝置課程導(dǎo)入：純電動(dòng)汽車電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)造第一節(jié)電池的發(fā)展歷史第一節(jié)電池的發(fā)展歷史第一節(jié)電池的發(fā)展歷史第二節(jié)新能源汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)分類和基本參數(shù)1、電動(dòng)汽車的對(duì)動(dòng)力電池的要求2.目前常用的五種動(dòng)力電池3.電池常用的參數(shù)概念3.電池常用的參數(shù)概念4.動(dòng)力電池性能比較與其他電池相比：（1）能量密度：三元鋰＞鈷酸鋰＞磷酸鐵鋰＞錳酸鋰（2）價(jià)格優(yōu)勢(shì)：三元鋰＞鈷酸鋰＞錳酸鋰＞磷酸鐵鋰（3）安全性：磷酸鐵鋰＞錳酸鋰＞三元鋰＞鈷酸鋰（4）循環(huán)壽命：磷酸鐵鋰＞三元鋰＞錳酸鋰＞鈷酸鋰比亞迪e5采用磷酸鐵鋰電池。優(yōu)點(diǎn)：（1）安全性能的改善（2）壽命的改善（3）可大電流充放電（4）高溫性能好（5）大容量（6）無(wú)記憶效應(yīng)（7）重量輕（8）環(huán)保缺點(diǎn)：（1）燒制過(guò)程中易氧化（2）低溫性能較差，振實(shí)密度低，壓實(shí)密度低（3）成本高（4）一致性差，造成短板效應(yīng)4.動(dòng)力電池性能比較-燃料電池的性能燃料電池并不像蓄電池那樣是個(gè)儲(chǔ)存電能的裝置，它更像是一個(gè)發(fā)電廠，在持續(xù)的化學(xué)反應(yīng)中不斷產(chǎn)生電能。第三節(jié)新能源汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)

-鋰離子電池1.鋰離子電池的分類1.鋰離子電池的分類2.液態(tài)鋰離子電池的工作原理2.液態(tài)鋰離子電池的工作原理充電過(guò)程3.鋰電池的標(biāo)稱電壓（開(kāi)路電壓）4.鋰離子的放電在不同溫度下的放電特性5.各種常見(jiàn)鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)6.各種鋰電池的應(yīng)用和方向7.常見(jiàn)的鋰離子單體電池——A123磷酸鐵鋰電池萬(wàn)向一二三股份公司是在萬(wàn)向收購(gòu)A123之后，重新整合A123和萬(wàn)向電動(dòng)車動(dòng)力電池業(yè)務(wù)而成立的公司，目前是萬(wàn)向集團(tuán)在動(dòng)力電池業(yè)務(wù)的新的平臺(tái)。目前有效產(chǎn)能約為2Gwh，主要客戶為上汽通用、長(zhǎng)安、奇瑞、廣汽、上汽等。2016年，其動(dòng)力電池產(chǎn)量約為0.7Gwh，收入約16億元。2017年上半年，其動(dòng)力電池產(chǎn)量約為0.3Gwh，收入約為5億元。

A123主要產(chǎn)品分為四大塊：第一，混合動(dòng)力電池，包括12V啟動(dòng)電池和48V的微混電池。第二，高壓乘用車，即EV和PHEV車。第三，商用車。第四，賽車。我們賽車的目的是通過(guò)使用磷酸鐵鋰的高功率電池，把電池技術(shù)推向極致，我們是保時(shí)捷919團(tuán)隊(duì)的指定供應(yīng)商。7.常見(jiàn)的鋰離子單體電池——18650電池7.升級(jí)版鋰離子單體電池——21700鋰電池特斯拉使用的升級(jí)的鋰電池尺寸：直徑21mm，高度70mm21700鋰電池的優(yōu)勢(shì)能量密度提升20%以上電池系統(tǒng)成本下降9%左右輕量化降低10%7.常見(jiàn)的鋰離子單體電池——方形鋰電池7.常見(jiàn)的鋰離子單體電池——方形鋰電池比亞迪的電池7.常見(jiàn)的鋰離子單體電池——方形鋰電池比亞迪的電池7.常見(jiàn)的鋰離子單體電池——方形鋰電池比亞迪的電池普銳斯鎳氫電池HV蓄電池

（蓄電池模塊）

蓄電池智能單元維修塞連接器HV接線盒總成HV蓄電池冷卻鼓風(fēng)機(jī)SMR（系統(tǒng)主繼電器）普銳斯鋰電池1號(hào)混合動(dòng)力蓄電池

屏蔽分總成4號(hào)混合動(dòng)力蓄電池托架支架分總成5號(hào)混合動(dòng)力蓄電池

屏蔽板維修塞把手HV接線盒總成蓄電池智能單元2號(hào)混合動(dòng)力蓄電池

屏蔽分總成HV蓄電池蓋分總成

（左側(cè)）HV蓄電池組HV蓄電池蓋分總成

（右側(cè)）SMR普銳斯鎳氫電池參數(shù)6個(gè)單格x28個(gè)模塊=168個(gè)單格x1.2V=直流電壓201.6V蓄電池模塊（6個(gè)單格=7.2V）單格(1.2V)28個(gè)蓄電池模塊+--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--+HV接線盒總成維修塞把手28個(gè)蓄電池模塊普銳斯鋰蓄電池參數(shù)28個(gè)單格x2組=56個(gè)單格x3.6V=直流電壓201.6V單格(3.6V)2組蓄電池蓄電池組（28個(gè)單格=100.8V）+--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--+下蓄電池組上蓄電池組HV蓄電池組母線模塊蓄電池單格維修塞把手HV接線盒總成8.鋰電池的主要供貨商-2017Top10寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司CATL依托ATL（寧德新能源科技有限公司），成立于2011年，總部位于福建寧德，同時(shí)在青海、溧陽(yáng)設(shè)有生產(chǎn)基地，2017年，CATL與上汽在溧陽(yáng)分別設(shè)立了電芯公司和電池包公司。目前，CATL合計(jì)擁有動(dòng)力電池產(chǎn)能約18Gwh，主要客戶包括北汽、吉利、上汽、華晨寶馬、宇通、中通、南車時(shí)代等。2016年，CATL動(dòng)力電池產(chǎn)量約6.8Gwh，營(yíng)業(yè)收入約148億元，2017年上半年，CATL動(dòng)力電池產(chǎn)量約4Gwh，營(yíng)業(yè)收入約80億元。比亞迪股份有限公司比亞迪的動(dòng)力電池業(yè)務(wù)集中在惠州和深圳兩個(gè)基地，主要產(chǎn)品為方形磷酸鐵鋰和三元?jiǎng)恿﹄姵兀壳皳碛挟a(chǎn)能約16Gwh。比亞迪雖然在2017年將動(dòng)力電池業(yè)務(wù)拆分，但是目前其動(dòng)力電池仍主要供應(yīng)給比亞迪。2016年比亞迪動(dòng)力電池業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量8.3Gwh，營(yíng)業(yè)收入約130億元，2017年上半年其動(dòng)力電池產(chǎn)量約為3Gwh，營(yíng)業(yè)收入約55億元。深圳市比克電池有限公司比克電池首創(chuàng)于2001年，2006年比克電池在美國(guó)納斯達(dá)克上市。2014年，深圳比克從上市公司中剝離出來(lái)獨(dú)立發(fā)展，上市公司改名為中比能源。比克電池目前在深圳、鄭州等地方擁有生產(chǎn)基地。2016年底產(chǎn)能為2.5Gwh，2017年將達(dá)到8.0Gwh，2020年規(guī)劃產(chǎn)能15Gwh。深圳比克的主要客戶包括眾泰汽車、河北御捷、海馬轎車、南京金龍、力帆、江淮等。2016年比克動(dòng)力電池產(chǎn)量約為0.8Gwh，2017年上半年，比克動(dòng)力電池產(chǎn)量約為0.6Gwh。合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源股份公司國(guó)軒高科成立于2006年，2014年借殼東源電器上市。總部在合肥，在昆山、南京、青島等地有動(dòng)力電池產(chǎn)能，并規(guī)劃在唐山、瀘州等地新建動(dòng)力電池產(chǎn)能。國(guó)軒高科產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋了正極材料、隔膜、銅箔、電芯、BMS和PACK等環(huán)節(jié)。目前擁有產(chǎn)能5.3Gwh，預(yù)計(jì)2017年年底將達(dá)到10Gwh。國(guó)軒高科的主要客戶包括江淮、中通、安凱、上汽商用車、北汽新能源等。2016年，國(guó)軒高科動(dòng)力電池產(chǎn)量約為2Gwh，2017年上半年，其動(dòng)力電池產(chǎn)量約為1.5Gwh。9.鋰電池的主要供貨商-2016Top20第四節(jié)新能源汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)

-燃料電池1.燃料電池定義燃料電池是氫氣與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置；燃料電池并不像蓄電池那樣是個(gè)儲(chǔ)存電能的裝置，它更像是一個(gè)發(fā)電廠，在持續(xù)的化學(xué)反應(yīng)中不斷產(chǎn)生電能，只要有源源不斷的“燃料”就能不斷發(fā)電。燃料電池概述2.質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理質(zhì)子交換膜燃料電池主要由膜電極和集流板組成。其工作原理如圖所示。經(jīng)增濕后的H2和O2分別進(jìn)入陽(yáng)極室和陰極室，經(jīng)電極擴(kuò)散層擴(kuò)散到催化層和質(zhì)子交換膜的界面，在催化劑的作用下分別產(chǎn)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。陽(yáng)極反應(yīng)生成的質(zhì)子（H+）通過(guò)質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)到陰極，陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生的電子則經(jīng)外電路到達(dá)陰極，形成放電電流；生成的水（H2O）以水蒸氣或冷凝水的形式隨著過(guò)剩的陰極反應(yīng)氣體從陰極室排出。

2.質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理氫氧燃料電池的電動(dòng)勢(shì)都為1.229V。如果反應(yīng)產(chǎn)物水為氣態(tài)，則電動(dòng)勢(shì)為1.18V。2.質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理質(zhì)子交換膜燃料電池單體的組成部件

（1）膜電極

膜電極（MEA）是質(zhì)子交換

膜與兩側(cè)的氣體擴(kuò)散層（陰、陽(yáng)電

極）通過(guò)熱壓而成的復(fù)合體。特點(diǎn)：允許質(zhì)子通過(guò)，不允許H2及其它離子通過(guò)。2.質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）催化劑——金屬鉑。（3）擴(kuò)散層——適度的親水性和疏水性，以確保催化劑發(fā)生作用的最濕化環(huán)境，同時(shí)又讓反應(yīng)生成的水及時(shí)排出，以避免電極被水淹沒(méi)。（4）雙極板——膜電極兩側(cè)，將各電池單體串聯(lián)起來(lái)。表面導(dǎo)流槽還起導(dǎo)流燃料、氧氣及冷卻水。2.質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理普通氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成，因此氫原子失去一個(gè)電子就只剩下一個(gè)質(zhì)子，即氫離子。O2+

4e-=2O2-

O2-

在酸性條件下不能單獨(dú)存在，只能結(jié)合H+生成H2O即：O2-

+

2

H+

=H2O3.燃料電池的應(yīng)用從1994年第一輛燃料電池汽車（奔馳NECARI）的誕生開(kāi)始，各大汽車廠家都在該領(lǐng)域做著大量的研發(fā)工作。經(jīng)歷了10多年的苦心鉆研，豐田在2013年宣布將要在2015年上市一款造價(jià)控制在5萬(wàn)美元左右的燃料電池汽車！在眾多的質(zhì)疑聲中，豐田兌現(xiàn)了諾言，2014年12月豐田Mirai在日本上市，售價(jià)為723.6萬(wàn)日元（約折合人民幣37萬(wàn)元），相比十年前100萬(wàn)元美元的成本，豐田取得了飛躍性的進(jìn)展。豐田Mirai的到來(lái)，讓人們?cè)俅慰吹搅巳剂想姵仄嚨奈磥?lái)。3.燃料電池的應(yīng)用3.燃料電池的應(yīng)用3.燃料電池的應(yīng)用豐田在2008年提出了燃料電池汽車的量產(chǎn)計(jì)劃，在6年的時(shí)間內(nèi)，豐田將Mirai的各方面性能提升，650公里的續(xù)航里程、3分鐘的加氫時(shí)間、10秒的0-100km/h加速時(shí)間讓Mirai完全可以媲美傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車。3.燃料電池的應(yīng)用3.燃料電池的應(yīng)用燃料電池+輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)目前實(shí)際應(yīng)用：極限工況（啟停，急加速）對(duì)燃料電池的壽命很不利，因此都會(huì)采取鋰電來(lái)輔助4.與豐田并肩作戰(zhàn)的兄弟們實(shí)際上，豐田Mirai并不是第一臺(tái)量產(chǎn)的燃料電池汽車，在2013年2月現(xiàn)代Tucson

FCV率先下線成為第一臺(tái)量產(chǎn)的燃料電池汽車，在2014年正式在韓國(guó)售賣，現(xiàn)代Tucson

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