2混合動(dòng)力汽車電能儲(chǔ)存裝置.ppt

1、第二章 混合動(dòng)力汽車電能儲(chǔ)能裝置,第一節(jié) 混合動(dòng)力汽車電能儲(chǔ)存裝置的種類 及主要性能指標(biāo) 第二節(jié) 二次電池的基本概念 第三節(jié) 鉛酸蓄電池 第四節(jié) 鎳氫電池 第五節(jié) 鋰離子電池 第六節(jié) 飛輪儲(chǔ)能器 第七節(jié) 超級(jí)電容器 第八節(jié) 蓄電池充電原理與充電器 第九節(jié) HEV蓄電池的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),2.1.1、電能儲(chǔ)存裝置的種類,1 二次電（secondary battery） 二次電池亦稱可充電電池 （rechargeable battery 蓄電池(storagebattery) 等; 如鉛酸蓄電池(Lead- acid)、鎳-氫(Ni-MH)電池、 鋰離子(Lithiumionization) 電池、鎳-金

2、屬氫化物電池。,混合動(dòng)力汽車的電能儲(chǔ)存裝置可以分為：二次電池、超級(jí)電容、飛輪電池三類,2.1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電能儲(chǔ)存裝置的 種類及主要性能指標(biāo),2超級(jí)電容器（super capacitor） 超級(jí)電容器又叫電化學(xué)電容器，是一種新型的、雙電層電容器，與常見的物理電容器不同。,3飛輪電池FWB（Fly Wheel Battery） 飛輪電池亦稱飛輪儲(chǔ)能器、高速或超高速飛輪儲(chǔ)能器等。,2.1.2 電能儲(chǔ)存裝置的主要性能指標(biāo),1.比能量（也稱質(zhì)量比能量、質(zhì)量能量密度）：指單位質(zhì)量的電能儲(chǔ)存裝置所能輸出的能量，單位為Jkg、Whkg或kWh/kg（1Whkg=3600Jkg）。比能量越高，汽車用電能行

3、駛的距離越長(zhǎng)。計(jì)算比能量時(shí)使用的質(zhì)量為電能儲(chǔ)存裝置的總質(zhì)量。 2.能量密度（也稱體積比能量）：指單位體積電能儲(chǔ)存裝置所能輸出的能量，單位為WhL或kWhL。能量密度越高，汽車的載重量和車內(nèi)空間越大。 3.比功率（亦稱質(zhì)量比功率）是指單位質(zhì)量電能儲(chǔ)存裝置具有電能的功率，單位為Wkg或kW/kg。電能儲(chǔ)存裝置的比功率越大，汽車加速、爬坡性能好；最高車速高。,4.功率密度（亦稱體積比功率、質(zhì)量功率密度）指單位體積電能儲(chǔ)存裝置所具有的電能功率,單位為WL或kW/L，功率密度越高，汽車的載重量和車內(nèi)空間越大。 5.壽命：電能儲(chǔ)存裝置的壽命通常指其使用時(shí)間的長(zhǎng)短、充、放電的循環(huán)次數(shù)的多少。單位為年、小時(shí)或

4、循環(huán)次數(shù)。 6.充、放電效率：充電效率指充入電能儲(chǔ)存裝置的電能占充電時(shí)消耗的電能的百分比；放電效率指電能儲(chǔ)存裝置的輸出電能電能儲(chǔ)存裝置消耗的電能的百分比,EV和HEV電池的選擇,2.2 二次電池的基本概念,一、常見的二次電池的術(shù)語（補(bǔ)充） 1.放電：恒流放電和恒阻放電,連續(xù)放電與間斷放電。 2.放電容量：在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下的放電電量或有效工作時(shí)間。 3.電動(dòng)勢(shì)：組成電池的兩個(gè)電極的平衡電位之差。 4.短路電流：電池短路后一瞬間流過的電流。,5.放電率：放電率指放電時(shí)的速率 時(shí)率指以放電時(shí)間(h)表示的放電速率，即以一定放電電流放完額定容量所需的小時(shí)數(shù)。 例如，電池的額定容量為30Ah，以2A電

5、流放電，則時(shí)率為30Ah2A15h，稱電池以15小時(shí)率放電。 “倍率”指電池在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所輸出的電流值，數(shù)值等于額定容量的倍數(shù)。 例如，2“倍率”的放電，表示放電電流數(shù)值為電池量的2倍。如對(duì)30Ah電池，放電電流應(yīng)為23060A。 放電深度DOD（depth of discharge）：放電容量與額定容量之比的百分?jǐn)?shù)。 充電：將外電路輸入的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存到蓄電池的過程。,充電率：蓄電池在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充到額定容量所需的電流值；或在一定電流下充到額定容量所需的時(shí)間。 與放電率類似，一般用也倍率或時(shí)率表示。 恒壓充電：保持充電器端電壓始終不變的充電方法。 恒流充電：充電電流保持不

6、變的一種充電方法。 極化：極化是電池由靜止?fàn)顟B(tài)(電流i=0)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)(i0)產(chǎn)生的電池電壓、電極電位的變化現(xiàn)象。 極化現(xiàn)象有陽(yáng)極極化、陰極極化、歐姆極化（電阻極化）、濃差極化和電化學(xué)極化等。,2.2.1、二次電池的電池主要性能指標(biāo),1. 開路電壓：電池不放電處于斷路狀態(tài)時(shí)，電池兩極之間的電位差。 2.電池的內(nèi)阻：歐姆內(nèi)阻、極化內(nèi)阻 3.電池的工作電壓：電池放電時(shí)電池兩極之間的電位差，又稱放電電壓或端電壓。 4.終止電壓和放電曲線 終止電壓：電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓稱為終止電壓。 放電曲線：電池工作電壓隨放電時(shí)間的變化曲線。,5. 電池容量(Ah) 電池荷（帶）電量的多少。用安

7、培時(shí)(Ah)表示， 理論容量： 實(shí)際容量：在一定條件下所能輸出的電量，等于放電電流與放電時(shí)間的乘積。 額定容量(保證容量)：按一定標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的放電條件下，電池應(yīng)該放出的最低限度的容量。 標(biāo)稱容量(公稱容量)：用來鑒別電池適當(dāng)?shù)慕瓢才鄷r(shí)數(shù)值，沒有指定的放電條件，只標(biāo)明電池的容量范圍而沒有確切值。,6. 能量: 在一定放電條件下，電池對(duì)外作功時(shí)所能輸出的電能, 單位為Wh或kWh。 標(biāo)稱能量：在規(guī)定的放電條件下，電池所輸出的能量，標(biāo)稱能量是電池的額定容量與額定電壓的乘積。 實(shí)際能量：在一定條件下電池所能輸出的能量，電池的實(shí)際能量是電池的實(shí)際容量與平均工作電壓的乘積。 6功率：在一定的放電制度下，

8、電池在單位時(shí)間內(nèi)所輸出的能量，單位為W或kW。 7. 成本： 8二次電池的壽命：電池的壽命通常用使用時(shí)間或循環(huán)壽命表示。 一個(gè)循環(huán)（周期)：循環(huán)充電電池（蓄電池）經(jīng)歷一次充電和放電的過程 電池報(bào)廢的原因：化學(xué)活性物質(zhì)會(huì)發(fā)生老化變質(zhì)。 蓄電池循環(huán)壽命的影響因素：與充電和放電的形式、電池的溫度和放電深度有關(guān). 放電深度“淺”時(shí)，有利于延長(zhǎng)電池壽命,2.2.2、二次電池性能比較,HEV和EV汽車的對(duì)電源的主要要求： 高的比能量（增長(zhǎng)一次充電可行駛的距離） 大的比功率（在大電流工作時(shí)可平穩(wěn)放電，提 高加速、爬坡性能）； 循環(huán)壽命長(zhǎng)； 安全可靠，免維護(hù)； 環(huán)境友好，可再生； 成本低廉。,各類車用動(dòng)力電池

9、的性能比較表,各類車用動(dòng)力電池的性能比較表（續(xù)）,返回,常見電池比能量和比功率的關(guān)系,TESLA電池總成,TESLA電動(dòng)車的電池采用了松下提供的NCA系列（鎳鈷鋁體系）18650鈷酸鋰電池，單顆電池容量為3100毫安時(shí)。 這種電池我們并不陌生，像筆記本電腦等電子數(shù)碼設(shè)備使用的都是這種類型的電池，相比于其它電動(dòng)車使用的電池類型，18650電池的技術(shù)更為成熟，比能量方面它幾乎是磷酸鐵鋰電池的兩倍，也就是說，在同等體積的情況下，18650電池組成的電池單元可以儲(chǔ)存更多的電能。這也是TESLA使用這種電池的其中一個(gè)原因。,盡管如此，把這種電池運(yùn)用在電動(dòng)車上還是有一定難度，比如，要想滿足一輛電動(dòng)車的使用

10、需求就需要使用很多個(gè)18650鋰電池，這就出現(xiàn)了一個(gè)要解決的問題，如何把它們組合在一起。,85kWh的MODEL S的電池單元一共運(yùn)用了8142個(gè)18650鋰電池，工程師首先將這些電池以磚、片逐一平均分配最終組成一整個(gè)電池包，電池包位于車身底板。,一個(gè)電池片由若干個(gè)電池磚組成，而一個(gè)電池磚又有若干個(gè)18650鈷酸鋰電池組成，除了每節(jié)18650電池設(shè)有保險(xiǎn)裝置外，每個(gè)電池片和每個(gè)電池磚也都有保險(xiǎn)裝置，一旦發(fā)現(xiàn)某一單位內(nèi)部出現(xiàn)問題，保險(xiǎn)裝置都會(huì)將其切斷與其它電池單元的聯(lián)系，從而避免殃及池魚的情況出現(xiàn)。 另外，每個(gè)電池片之間都有相對(duì)獨(dú)立的空間并由防火墻相隔，即便是單個(gè)電池片內(nèi)部出現(xiàn)了起火的情況，火勢(shì)

11、也可得到一定控制，不至于迅速蔓延至整個(gè)電池包。 當(dāng)然，保險(xiǎn)裝置是最后的一道屏障，當(dāng)它切斷的時(shí)候也就意味著某個(gè)電池單元出現(xiàn)了問題，如果涉及到更換，整個(gè)電池包可以以“片”為單位進(jìn)行更換。每節(jié)電池之間以并聯(lián)的方式連接，而電池磚之間和電池片之間分別以串聯(lián)的方式連接，也就是說，在實(shí)際用車過程中，當(dāng)某節(jié)電池出現(xiàn)問題時(shí)，車輛不會(huì)拋錨，受到影響的只是車輛的續(xù)航里程。,特斯拉將建設(shè)超級(jí)電池工廠：降低電動(dòng)汽車成本,2.2.3、二次電池的輸出電流、功率和效率的關(guān)系,蓄電池放電電流、放電端電壓、效率、輸出功率等于汽車的續(xù)駛里程、車速等有密切關(guān)系。它們之間的關(guān)系是HEV與EV選用蓄電池的重要理論依據(jù)。 蓄電池的放電特性

12、： 式中U0-蓄電池的開路電壓（V） Ub-蓄電池放電時(shí)的端電壓（V） Ib-蓄電池的放電電流（A） R-蓄電池的內(nèi)阻（）,輸出功率： 蓄電池的效率 蓄電池能輸出的最大功率： 輸出功率時(shí)的最大電流：,蓄電池的放電特性曲線,2.3 鉛酸蓄電池,酸蓄電池：以酸性水溶液為電解質(zhì)的蓄電池 鉛酸蓄電池：電極材料為鉛及其氧化物,2.3.1 鉛酸蓄電池的種類及型號(hào),1. 開口式鉛酸蓄電池 這種電池大多是在啟動(dòng)型蓄電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部改進(jìn)而成的。開口式鉛酸蓄電池多用于短距離的電瓶車、巡邏車、游覽車和居民小區(qū)內(nèi)的小交通車等。 2. 閥控式密封鉛酸蓄電池 原用于UPS系統(tǒng)中，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種電動(dòng)助力車，我國(guó)電動(dòng)

13、自行車約95%使用的是閥控式密封鉛酸蓄電池。目前國(guó)內(nèi)此類電池的在比能量、循環(huán)壽命、充電時(shí)間等幾方面均有明顯提升，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)電池的循環(huán)壽命達(dá)到700次以上，100% DOD放電循環(huán)壽命達(dá)到300次以上。,3. 雙極性密封鉛酸蓄電池 全部正極板并聯(lián)焊在一起組成電池的正極；全部負(fù)極板并聯(lián)焊在一起組成電池的負(fù)極。 比能量很高，循環(huán)壽命也很高。雙極性密封鉛酸蓄電池目前正在研發(fā)中，還沒有達(dá)到商品化階段。 4. 水平式密封鉛酸蓄電池 正負(fù)極和隔板是采用臥式組合起來的；導(dǎo)電板柵是由將鉛擠壓在細(xì)的玻璃纖維四周形成的鉛絲編織而成的；正極和負(fù)極鉛膏分別涂在一片鉛網(wǎng)的兩端，中間留有一段未涂膏的板柵將兩種鉛膏分開

14、，再用封包機(jī)將該雙極板用超細(xì)纖維包起來。 內(nèi)阻很小，即可大電流放電又適合快速充電，這一特點(diǎn)正滿足了電動(dòng)車對(duì)蓄電池的要求。,鉛酸蓄電池的應(yīng)用,優(yōu)點(diǎn)： 技術(shù)可靠，生產(chǎn)工藝成熟，成本低，單體電池電壓高，大電流輸出特性，良好的高溫和低溫性能，較高的能量效率（7580）%以及多種多樣的型號(hào)和尺寸。 缺點(diǎn)： 比能量和能量密度比較低（35Wh/kg和70Wh/L），自放電 率較高（25環(huán)境每天降低1%），循環(huán)壽命相對(duì)較低（1000次），硫酸腐蝕電極不便于長(zhǎng)期儲(chǔ)存。 目前，性能得到改進(jìn)的多種類型的鉛酸蓄電池正不斷地被應(yīng)用到電動(dòng)汽車上，鉛酸蓄電池仍是電動(dòng)汽車最具吸引力的能量源選擇方案。,返回,蓄電池的名稱代碼及

15、含義,2.3.2、鉛酸蓄電池的工作原理,鉛酸蓄電池的放電和充電的反應(yīng)過程，是鉛酸蓄電池活性物質(zhì)進(jìn)行的可逆化學(xué)變化過程。它們可以用下列化學(xué)方程式表示：,鉛酸蓄電池放電時(shí)，化學(xué)反應(yīng)由左向右進(jìn)行，其相反過程為充電過程的化學(xué)反應(yīng)。放電過程中， 生成H2O， H2SO4的濃度會(huì)逐漸減小. 可以用比重計(jì)來測(cè)定電解液的密度, 進(jìn)一步了解鉛酸蓄電池電解液的放電的程度。,蓄電池的構(gòu)造 通常由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成。 組成：正極板、負(fù)極板、隔板、電解液、電池蓋、加液孔蓋和電池外殼。 每個(gè)單體電池的基本電壓2V。 電解液中往往加入硅酸膠作為凝結(jié)劑，使電解質(zhì)成為膠狀物，形成“膠體”電解質(zhì),2.3.3、鉛酸蓄電池的構(gòu)造

16、,安裝了排氣閥的鉛酸蓄電池,2.3.4、蓄電池的容量及其影響因素,1、蓄電池的容量 蓄電池的容量C (Ah)是指蓄電池在允許放電的范圍內(nèi)所輸出的電量即放電電流I(A)和放電時(shí)間t(h)之積的積分。 恒流放電的容量為：C = It C與放電電流、溫度及電解液的密度等因素有關(guān)。 電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池的額定容量用C3表示： 在電解液溫度為25時(shí)，以3小時(shí)率放電電流(I3= C3/3 A)連續(xù)放電到蓄電池端電壓下降至9.90V蓄電池所輸出的電量。 檢驗(yàn)新蓄電池質(zhì)量和衡量蓄電池能否繼續(xù)使用的重要指標(biāo),GB/T 18332.1-2001規(guī)定蓄電池的完全充電的定義： 免維護(hù)蓄電池：以0.5I3（A）進(jìn)行

17、恒流充電到14.4V0.1V后，再繼續(xù)以0.25I3（A）電流充電在充電末期連續(xù)3h內(nèi)電壓變化不大于0.05 V/h。 閥控密封式蓄電池采用改進(jìn)的恒壓充電：用恒壓14.4 V0.1V、限流I3（A）充電16 h或充電末期電流穩(wěn)定3h不變。 GB/T 18332.1-2001規(guī)定C3的測(cè)量方法：對(duì)完全充足電的蓄電池，在溫度為252的水浴環(huán)境中靜置5h，恒電流（C3/3 A）放電到9.90V終止，記錄放電時(shí)間。放電電流和記錄的放電終止時(shí)間的乘積即為電池容量。,2.蓄電池的容量及影響因素,極板的構(gòu)造 放電電流 電解液溫度 電解液密度,1）.極板構(gòu)成,極板厚度越薄，活性物質(zhì)的利用率就越高，相同蓄電池尺

18、寸下極板片數(shù)多，容量就越大。 極板面積越大，同時(shí)參與反應(yīng)的物質(zhì)就越多，容量就越大。 同性極板中心距越小，蓄電池內(nèi)阻越小，容量越大。,2）放電電流對(duì)容量的影響,放電電流越大，蓄電池容量越小。 因放電電流越大，極板孔隙內(nèi)消耗的H2SO4越快，且單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的PbSO4越多，PbSO4堵塞極板孔隙明顯，阻礙電液向極板內(nèi)層滲透，使極板孔隙內(nèi)電解液密度急劇下降，致端電壓也迅速下降，而極大地縮短了放電時(shí)間，使蓄電池容量下降。,3）電解液溫度的影響,電解液溫度降低，蓄電池容量減小。 溫度粘度，電解液滲入極板困難，活性物質(zhì)利用率C； 同時(shí)，粘度內(nèi)阻內(nèi)壓降，端電壓C20。實(shí)驗(yàn)證明，電解液溫度每下降1，緩慢放電

19、時(shí)蓄電池容量約減少l，迅速放電時(shí)蓄電池容量約減少2。,由于電解液溫度對(duì)蓄電池容量影響較大，因此，冬季在寒冷地區(qū)使用蓄電池時(shí)，應(yīng)特別注意蓄電池的保溫。,4）電解液密度的影響,電解液密度電動(dòng)勢(shì)E，電液滲透能力，參加反應(yīng)的活性物質(zhì)C20； 過高，粘度，內(nèi)阻，極板硫化C20。 實(shí)踐證明：電解液密度偏低有利于提高放電電流和容量。即使是冬季使用的電解液，在不使其結(jié)冰的前提下，也應(yīng)盡可能采用稍低密度的電解液。,一般電解液密度為1.26-1.285g/cm3,5）電解液純度對(duì)容量的影響,電解液中的一些有害雜質(zhì)會(huì)腐蝕柵架，沉附于極板上的雜質(zhì)形成局部電池產(chǎn)生自放電，導(dǎo)致輸出電量減小。 如：電解液中若含有1%的鐵，

20、則蓄電池在一晝夜內(nèi)就會(huì)放完電。,2.3.5 鉛酸蓄電池的特性及充、放電特性,1、鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)與開路電壓 鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)與開路電壓與鉛酸蓄電池電解液H2SO4的濃度有關(guān)，隨著電解液的濃度降低，鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和開路電壓也下降，因此可用測(cè)定電解液的濃度來了解鉛酸電池的電動(dòng)勢(shì)與開路電壓。,(1)靜止電動(dòng)勢(shì)Ej：蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，正負(fù)極板之間的電位差稱為靜止電動(dòng)勢(shì)。 (2)開路電壓：理論上，開路狀態(tài)下的端電壓并不等于蓄電池的電動(dòng)勢(shì)。但是，開路電壓在數(shù)值上很接近蓄電池的靜止電動(dòng)勢(shì)，可以用開路電壓代替靜止電動(dòng)勢(shì)。 一般規(guī)定鉛蓄電池的額定開路電壓為2.0V。,2.鉛酸蓄電池充、放電特性,1)

21、鉛酸蓄電池恒電流放電特性,2）鉛酸蓄電池的充電特性,1. 高效階段 兩極的硫酸鉛分別轉(zhuǎn)換成了鉛和二氧化鉛，充電接受率高，接近100%。 這個(gè)階段在溫度和充電率都保證的情況下單體端電壓達(dá)到2.39V時(shí)結(jié)束。 2. 混合階段 水解副反應(yīng)和充電主反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，此時(shí)的充電接受率逐步下降。當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，即電池兩端電壓與稀硫酸溶液濃度不再上升，這表示電池已經(jīng)充滿電。 3. 析氣階段 蓄電池已經(jīng)被充滿電，電池中所進(jìn)行的反應(yīng)只有水解副反應(yīng)，再加上緩慢進(jìn)行的自放電反應(yīng)。此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，主要是氫氣和氧氣。,2.3.6 鉛酸蓄電池的性能指標(biāo),放電電流和放電容量的關(guān)系,輸出功率密度和比能量的關(guān)系,2.3

22、.7鉛酸蓄電池的危害,鉛毒 酸霧 銻和砷、鎘,2.4 鎳氫(Ni-MH)電池,鎳氫電池現(xiàn)主要應(yīng)用于混合電動(dòng)車。2011年HEV市場(chǎng)占56%，零售市場(chǎng)（包括遙控車、玩具、家用電器、數(shù)碼攝像機(jī)）占24%，無繩電話占11%，其他市場(chǎng)為9%。 世界鎳氫電池主要由中國(guó)和日本企業(yè)生產(chǎn)，占全球產(chǎn)量的95%以上。全球鎳氫電池70%以上在中國(guó)生產(chǎn)，中國(guó)鎳氫電池企業(yè)主要包括超霸、豪鵬、比亞迪、環(huán)宇等。日本企業(yè)松下、湯淺、三洋已將小型鎳氫電池生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到中國(guó)。 HEV用大型鎳氫電池主要在日本生產(chǎn)，生產(chǎn)企業(yè)主要為Primearth電動(dòng)車能源公司（PEVE)和三洋電機(jī)， 我國(guó)鎳氫電池增長(zhǎng)乏力，近幾年的產(chǎn)品產(chǎn)值、產(chǎn)量均未超

23、過2008年的高峰。2011年，鎳氫電池的產(chǎn)值、產(chǎn)量分別為55億元、9.5億只，與2008相比分別下降15.38%、26.36%。產(chǎn)品規(guī)模的縮小使得鎳氫電池更不具規(guī)模經(jīng)濟(jì)，未來情景堪憂，其發(fā)展空間仍然取決于混合電動(dòng)車的應(yīng)用情況,一、鎳氫電池（Ni-MH Batteries）的特點(diǎn)與組成,1Ni-MH電池的主要特點(diǎn)： 能量密度高，是Ni-Cd電池的1.52倍； 電池電壓1.2-1.3V，與Ni-Cd電池相當(dāng)； 可快速充放電，低溫性能好；即使在20環(huán)境溫度下，采用大電流(以1C放電速率)放電，放出的電量也能達(dá)到標(biāo)稱容量的85以上。 可密封，耐過充、放電能力強(qiáng)； 無毒，無環(huán)境污染，不使用貴金屬； 無

24、記憶效應(yīng)。,2、鎳氫電池的組成,鎳氫電池可分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池兩大類。 按照外形可分方形鎳氫電池和圓柱形鎳氫電池。,2.4.3、Ni-MH電池的原理,Ni-MH電池的組成： 正極活性物質(zhì)是氫氧化鎳 負(fù)極是儲(chǔ)氫合金，經(jīng)常用MHx表示， 電解液是氫氧化鉀的水溶液。電解液通常用30的KOH水溶液，并加入少量的NiOH 當(dāng)電池放電（向右）、充（向左）時(shí)，正負(fù)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)為 充電時(shí)氫由正極遷移到負(fù)極，放電時(shí)則相反 沒有發(fā)生電解液的增加或減少,2.4.4、動(dòng)力Ni-MH電池的特性,充電電流在10-30A，充電后，電池的內(nèi)壓0.15MPa 壽命可達(dá)1000次循環(huán)，實(shí)際行駛可達(dá)15萬km。 圖24

25、 松下電池公司Ni-MH電池的放電特,2.4.5動(dòng)力Ni-MH電池的性能指標(biāo)及應(yīng)用情況,動(dòng)力電池組多設(shè)計(jì)為12V/100Ah，為了散熱和溫度能均勻分布，單體電池間設(shè)置有均勻空氣通道。裝車使用時(shí)，如用24個(gè)串聯(lián)。則電壓可達(dá)288V，攜帶能量約為288KWh。,2.4.6 Ni-MH電池的命名規(guī)則,GBT18332.2-2001對(duì)電動(dòng)車用Ni-MH電池的規(guī)定： 蓄電池應(yīng)由10只單體電池組成，單體電池采用方形和圓柱形兩種，分別用“10QNF”和“10QNY”表示。 電池名稱中符號(hào)的含義如圖 所額定容量:用C3表示，即在205條件下，以3小時(shí)率放電電流(I3= C3/3 A)連續(xù)放電到蓄電池端電壓下降

26、至10V蓄電池所輸出的電量。,第五節(jié) 鋰離子(Lithium-ion)電池,一、鋰離子電池的種類 鋰離子電池是指分別用二個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正、負(fù)極構(gòu)成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正、負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來完成電池充放電工作的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池（rocking chair batteries）”，俗稱“鋰電”。 圖27 2005年世界民用鋰離子電池市場(chǎng)占有比例,鋰離子電池的種類：,液態(tài)鋰離子電池(lithium ion battery, 簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IB):電解質(zhì)為液體 聚合物鋰離子電池(polymer lithium ionbattery, 簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IP):電解質(zhì)為

27、聚合物 液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池所用的正、負(fù)極材料相同，電池的工作原理也基本一致。主要區(qū)別是使用的電解質(zhì)不同。,液態(tài)鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn),(1)能量密度高，為同等容量的鎳氫電池的1.5倍； (2)電壓高，端電壓3.7，為i-電池電壓的倍； (3)無污染，環(huán)保； (4)循環(huán)壽命長(zhǎng)，壽命超過1000次； (5)負(fù)載特性好，可以大電流連續(xù)放電，適合于動(dòng)力電源； (6)安全性好。,聚合物鋰離子電池的主要優(yōu)點(diǎn)如下：,（1）具有液態(tài)鋰離子電池的優(yōu)良性能； （2）容易裝配，可制成任意形狀和尺寸的電池； （3）整體電池很輕、很薄，可制成厚度僅為lmm的極薄電池，一只12V的電池組可以只有3mm厚； （4）

28、不存在游離電解質(zhì)，可以在低壓下工作，消除了漏液?jiǎn)栴}； （5）電池結(jié)構(gòu)可大大簡(jiǎn)化，不需要金屬外殼和高壓排氣裝置，不會(huì)產(chǎn)生燃燒爆炸等安全問題； （6）可以簡(jiǎn)化甚至取消充電保護(hù)裝置； （7）電池的比容量較高；質(zhì)量比能量可比目前的液態(tài)鋰離子電池提高50以上； （8）工作電壓高、充放電循環(huán)壽命長(zhǎng),鋰離子電池的缺點(diǎn) （1）成本高。 因鈷Co材料的資源少，導(dǎo)致正極材料鈷酸鋰LiCoO2的價(jià)格高，電解質(zhì)體系的提純較難。 （2）須有特殊的保護(hù)電路。 需設(shè)置對(duì)電池過充電和過放電的保護(hù)線路控制。必須在（4.14.2）V的電壓下充電；電池過放電會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)的恢復(fù)困難，也需要有保護(hù)線路控制。,不足,鋰離子電池的組成,

29、與鎳氫電池類似，鋰離子電池也有方形和圓柱形兩種,(1). 鋰離子電池的負(fù)極材料 碳材料:具有高的比容量(200mAhg00mAhg)，低的電極電勢(shì)(95)，長(zhǎng)的循環(huán)壽命。 較為成功的碳負(fù)極材料有:石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纖維、裂解聚合物和裂解碳等理論表達(dá)式為C6Li，化學(xué)計(jì)量的理論比容量為372 mAhg。 (2). 鋰離子電池正極材料 正極活性物質(zhì)的主要有LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2和LiMn2O4等。LiCoO2屬于-FeO2型結(jié)構(gòu)，可逆性、放電容量、充放電效率、電壓的穩(wěn)定性等性能均很好。 目前被廣泛采用或在其中再添加Al、In等元素的復(fù)合鈷酸鋰。但是，鈷材料成本較高，

30、資源缺乏。,1、液態(tài)鋰離子電池,（3）電解質(zhì) 鋰離子電池的液態(tài)電解質(zhì)，其溶劑為無水有機(jī)物，如EC（乙烯碳酸脂）、PC(丙烯碳酸脂)和DEC(低粘度二乙基碳酸脂)等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。 （4）隔膜： 采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復(fù)合膜，尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅熔點(diǎn)較低，而且具有較高的抗穿刺強(qiáng)度，起到了熱保險(xiǎn)作用。 （5）外殼： 采用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電的功能。,2. 聚合物鋰離子電池,鋰離子聚合物電池（又稱高分子鋰電池）屬第二代可充鋰離子電池.電解質(zhì)是將傳統(tǒng)的液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)吸附在一種被稱作膠體電解質(zhì)的聚合物基質(zhì)上。 組成 負(fù)極：高分子導(dǎo)電材料、聚乙炔、人造石

31、墨、聚苯胺或聚對(duì)苯酚等 正極：LiCoO2、in2O和iNiO2等。 電解質(zhì)：LiPF6/有機(jī)碳酸脂混合物 隔膜,1. 鋰離子電池的工作原理 在電池充電時(shí)，Li+的一部分會(huì)從正極中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到負(fù)極碳的層間，形成層間化合物。電池放電時(shí)，則進(jìn)行與此相反的可逆過程，即Li+從負(fù)極脫出，經(jīng)過電解質(zhì)再嵌回正極。 反應(yīng)方程式： （正極） （負(fù)極）,2.5.3鋰離子電池的工作原理,2.5.4 聚合物鋰離子電池的性能特點(diǎn),工作電壓3.8V， 質(zhì)量比能量為150 Wh/kg， 體積比能量為246 Wh/L， 比功率為315W/kg， 循環(huán)壽命大于300次， 自放電小于0.1%/月， 工作溫度為（-25

32、60）， 充電速度1h達(dá)到80%容量，3h達(dá)到100%容量。,性能指標(biāo),2.5.5 鋰離子蓄電池的命名規(guī)則,GBZ 18333.1-2001對(duì)電動(dòng)道路車輛用鋰離子蓄電池的規(guī)定 額定容量：用C3表示，即在205條件下，以1I3(A) (I3= C3/3)電流放電達(dá)到放電終止電壓（最低為2.52V）蓄電池所輸出的電量。,IEC61960的規(guī)定,1. 電池標(biāo)識(shí)組成3個(gè)字母后跟5個(gè)數(shù)字(圓柱形)或6個(gè)數(shù)字(方形)。 2. 第一個(gè)字母表示電池的負(fù)極材料 I表示有內(nèi)置鋰離子電池，L表示鋰金屬電極或鋰合金電極。 3. 第二個(gè)字母表示電池的正極材料 C基于鈷的電極，N基于鎳的電極，M基于錳的電極，V基于釩的電

33、極。 4. 第三個(gè)字母表示電池的形狀 R表示圓柱形電池，R表示方形電池。 5. 數(shù)字 （1）圓柱形電池5個(gè)數(shù)字 分別表示電池的直徑和高度，直徑的單位為毫米高度的單位為十分之一毫米, 直徑或高度任一尺寸大于或等于100mm時(shí)兩個(gè)尺寸之間應(yīng)加一條斜線。 （2）方型電池6個(gè)數(shù)字 分別表示電池的厚度、寬度、高度，單位毫米三個(gè)尺寸任一個(gè)大于或等于 100mm時(shí)尺寸之間應(yīng)加斜線，三個(gè)尺寸中若有任一小于1mm，則在此尺寸前加 字母t，此尺寸單位為十分之一毫米。,例如： ICR18650：表示一個(gè)圓柱形二次鋰離子電池正極材料為鈷其直徑約為18mm高約為65mm。 ICP083448：表示一個(gè)方形二次鋰離子電池

34、正極材料為鈷其厚度約為8mm,寬度約為34mm高約為48mm。 ICP08/34/150：表示一個(gè)方形二次鋰離子電池正極材料為鈷其厚度約為8mm,寬度約為34mm高約為150mm。 ICPt73448：表示一個(gè)方形二次鋰離子電池正極材料為鈷其厚度約為0.7mm,寬度約為34mm高約為48mm。,第六節(jié) 飛輪儲(chǔ)能器,1、飛輪儲(chǔ)能器的概念 早在一百多年前就有人提出采用飛輪儲(chǔ)能的思想，由于當(dāng)時(shí)飛輪材料(通常為鋼材或其他金屬)以及軸承技術(shù)的制約,飛輪只能處于相對(duì)較低的速度,致使系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)高效、大容量、長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能，這樣飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都沒有突破。飛現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的飛輪就是其應(yīng)用的一例。,2.6.

35、1飛輪儲(chǔ)能器在電動(dòng)汽車上的功用及其特點(diǎn),直到20世紀(jì)60一70年代，美國(guó)宇航局研究中心成功的地將飛輪作為蓄能電池應(yīng)用到衛(wèi)星上，標(biāo)志著飛輪儲(chǔ)能電池可以取代化學(xué)電池。 亦稱飛輪電池(FWB :Flywheel batteries )高速或超高速飛輪儲(chǔ)能器等, 指利用飛輪高速旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)存和釋放能量的一種裝置。 質(zhì)量?jī)H有幾十千克 轉(zhuǎn)速可達(dá)每分幾十萬轉(zhuǎn)。 采用輕質(zhì)(高強(qiáng)度碳纖維等)復(fù)合材料轉(zhuǎn)子，磁懸浮軸承等。 作為電動(dòng)汽車的飛輪儲(chǔ)能器至少要滿足三個(gè)方面的要求 1、具有能夠承受超高速運(yùn)行的高強(qiáng)度飛輪 2、具有能夠?qū)㈦娔芎蜋C(jī)械能進(jìn)行高效雙向轉(zhuǎn)換的電動(dòng)機(jī)和功率變換器 3、是與傳統(tǒng)質(zhì)量飛輪相比，飛輪質(zhì)量輕而轉(zhuǎn)速極高

36、。,濟(jì)南文化藝術(shù)中心，第十屆中國(guó)藝術(shù)節(jié)配備了兩臺(tái)飛輪儲(chǔ)能發(fā)電車，合計(jì)容量達(dá)到了1750千伏安，確保不間斷供電,2、飛輪儲(chǔ)能器在電動(dòng)汽車上的功用,FWB作為獨(dú)立的動(dòng)力源直接驅(qū)動(dòng)車輛行駛，也可以作為輔助動(dòng)力源 1999年5月，英國(guó)在布里斯托市建立了第一輛用高速飛輪儲(chǔ)能器驅(qū)動(dòng)的超輕有軌電動(dòng)汽車，整車質(zhì)量為2700kg，可乘坐34人，續(xù)駛里程可達(dá)10km，充電時(shí)間僅需90秒鐘。 80 年代初，瑞士Oerlikon（歐瑞康）工程公司研制了第一輛完全由飛輪供能的公共汽車。飛輪直徑1.63m，重1.5t，在氫氣環(huán)境里以3000rpm 運(yùn)行以降低風(fēng)損。該車可載乘客70 名，行程大約0.8km，在每一?？空就＼?/p>

37、時(shí)，飛輪需要充電2min。 作為輔助動(dòng)力源使用時(shí)，飛輪儲(chǔ)能器的作用主要有兩方面： 其一是穩(wěn)定主動(dòng)力源功率輸出。 即在電動(dòng)車輛起動(dòng)、爬坡和加速時(shí)，飛輪儲(chǔ)能器能夠快速、大能量地提供動(dòng)力(放電)，為主動(dòng)力源提供輔助動(dòng)力，并減少主動(dòng)力源的動(dòng)力輸出。 其二是提高制動(dòng)時(shí)能量回收的效率。 能夠快速、大能量地儲(chǔ)存動(dòng)能(充電)，充電速度不受“活性物質(zhì)”化學(xué)反應(yīng)速度的影響，提高再生制動(dòng)時(shí)能量回收的效率。,飛輪電池兼顧了化學(xué)電池、燃料電池和超導(dǎo)電池等儲(chǔ)能裝置的諸多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： (1)能量密度高：儲(chǔ)能密度可達(dá)100200 whkg，功率密度可達(dá)5 00010000 wkg。(2)能量轉(zhuǎn)換效率高：工作

38、效率高達(dá)百分之90。(3)體積小、重量輕：飛輪直徑約二十多厘米，總重在十幾千克左右。(4)工作溫度范圍寬，對(duì)環(huán)境溫度沒有嚴(yán)格要求。(5)使用壽命長(zhǎng)：不受重復(fù)深度放電影響，能夠循環(huán)幾百萬次運(yùn)行，預(yù)期壽命20年以上。(6)低損耗、低維護(hù)：磁懸浮軸承和真空環(huán)境使機(jī)械損耗可以被忽略，系統(tǒng)維護(hù)周期長(zhǎng)。,3 飛輪儲(chǔ)能器的特點(diǎn),二、飛輪儲(chǔ)能器的工作原理,電力電子變換裝置從外部輸入電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，飛輪儲(chǔ)存動(dòng)能（機(jī)械能），提高轉(zhuǎn)速；當(dāng)外部負(fù)載需要能量時(shí)，用飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能降低轉(zhuǎn)速。 原理：利用飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J和飛輪角速度的關(guān)系。 E=J2/2,飛輪儲(chǔ)能器的

39、能量和轉(zhuǎn)速的關(guān)系,飛輪的理論比能量與比值成正比 e=2.72K/ 式中：e為飛輪單位重量的蓄能， K為飛輪形狀系數(shù)，為材料的密度， 為材料的許用應(yīng)力,2.6.3飛輪儲(chǔ)能器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),等應(yīng)力的設(shè)計(jì)原則：飛輪厚度應(yīng)隨著轉(zhuǎn)子半徑的增加而遞減，保證每一部分具有相等的應(yīng)力。 飛輪轉(zhuǎn)子材料應(yīng)絕對(duì)均勻和平衡，并有非常好的動(dòng)平衡精度。 永磁無刷電動(dòng)機(jī)最為理想。在工作過程中電動(dòng)機(jī)內(nèi)部不產(chǎn)生熱量的優(yōu)點(diǎn)，保證了轉(zhuǎn)子在真空環(huán)境條件下正常的工作。 采用磁懸浮軸承：在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸的旋轉(zhuǎn)部分與軸承的靜止部分脫離接觸呈懸浮狀態(tài)，無磨損，也不需潤(rùn)滑。,2.6.4飛輪儲(chǔ)能器開發(fā)實(shí)例,本田汽車公司開發(fā)的FWB結(jié)構(gòu)示意圖,真空室壓

40、力隨時(shí)間的變化,2.6.5飛輪儲(chǔ)能器面臨的問題及對(duì)策,飛輪儲(chǔ)能器目前面臨兩大問題。 車輛轉(zhuǎn)彎或產(chǎn)生顛簸偏離直線行駛時(shí)，飛輪將會(huì)產(chǎn)生陀螺力矩，陀螺力矩將嚴(yán)重影響車輛的操縱性能； 若飛輪出現(xiàn)故障，存儲(chǔ)在飛輪中的能量就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)釋放出來，對(duì)車輛會(huì)產(chǎn)生巨大破壞。比如，若1kWh的飛輪失效，在15s內(nèi)將產(chǎn)生7203600kW的功率輸出，因此故障抑制一直是超高速飛輪用于電動(dòng)汽車面臨的巨大障礙。 對(duì)策： 使用多個(gè)連接成組的小型飛輪：一半以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另一半以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使總陀螺力矩為零。 但飛輪的分布排列以及協(xié)調(diào)工作還存在許多問題，也面臨可能出現(xiàn)的比能量和比功率減小的問題。,第十五屆北京科技博覽會(huì)上英利集

41、團(tuán)展出的自主研發(fā)的1kwh磁懸浮儲(chǔ)能飛輪；,2.6.6飛輪儲(chǔ)能器的開發(fā)狀況,國(guó)內(nèi)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)研究,華北電力大學(xué)(電能質(zhì)量) 北京航空航天大學(xué)(IPACS) 北京航空航天大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所等機(jī)構(gòu)還開展了飛輪儲(chǔ)能電源的航天應(yīng)用研究。其中北航房建成教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)所完成的“衛(wèi)星新型姿控儲(chǔ)能兩用飛輪技術(shù)”項(xiàng)目，獲得了2007年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。 武漢理工大學(xué)(電動(dòng)車) 海軍工程大學(xué)(電磁彈射) 東南大學(xué) 浙江大學(xué) 落后10-20年,2.7 超級(jí)電容器,電容器即“儲(chǔ)存電荷的容器”，實(shí)際上，任何彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體，都可以看成是一個(gè)電容器，貯藏電量和能量，而兩個(gè)導(dǎo)體稱為電容

42、的兩極。 超級(jí)電容器（super capacitor）又叫電化學(xué)電容器（Electrochemical Capacitor）、雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor) 、黃金電容、法拉電容等。是一種新型的電容器，它的出現(xiàn)使得電容器極限容量驟然上升了3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到了103F/g級(jí)以上的大容量。,2.7.1超級(jí)電容的特點(diǎn)及其在電動(dòng)汽車上的作用,超級(jí)電容器的開發(fā)情況： 各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都給予了高度重視，成為戰(zhàn)略研究和開發(fā)重點(diǎn)。 1996年歐共體制定了電動(dòng)汽車超級(jí)電容器的發(fā)展計(jì)劃（Development of Super-capacitor for Elec

43、tric vehicle）； 美國(guó)能源部（包括美國(guó)軍方）也制定了相應(yīng)研究計(jì)劃，開發(fā)目標(biāo)是比功率1500W/kg，循環(huán)使用壽命10000次以上。,二、 超級(jí)電容的組成及原理,超級(jí)電容的基本原理是利用電極和電解質(zhì)之間形成的界面 雙電層來存儲(chǔ)能量的一種新型電子元件。 超級(jí)電容器的充放電過程是一種物理反應(yīng)，電池內(nèi)部的隔板是儲(chǔ)能能力的關(guān)鍵。超級(jí)電容器工作時(shí)，電池負(fù)極的電子通過用電器流動(dòng)向正極，釋放能量，充電時(shí)則反之,電極采用碳金屬纖維復(fù)合物或在碳纖維布料上涂導(dǎo)電聚合物以及在金屬箔上包裹金屬氧化物 電解液有機(jī)溶液或固態(tài)聚合物，如氰化甲烷（acetonitrile），碳酸丙烯（propylene carbo

44、nate）等。 在電極之間，裝有電解液和絕緣層。電荷沿集電極和電解液成對(duì)排列，形成一個(gè)雙層電容器，擴(kuò)大了電容器的容量。 C=A/d E=CU2/2 式中 -有效電介質(zhì)常數(shù)；d-間隙距離；A-電極表面積；C-電容器的電容量；U-外加電壓；E-儲(chǔ)存的電量,2.7.3超級(jí)電容的性能指標(biāo),2.8 蓄電池充電原理與充電器,2.8.1充電方法與充電過程 1. 充電方法 (1)定流充電 定流充電是指充電過程中使充電電流保持不變的充電方法。 （通過調(diào)整電壓，保證電流不變） 優(yōu)點(diǎn)：充電電流可任意選擇，有益于延長(zhǎng)蓄電池壽命。 缺點(diǎn)：充電時(shí)間長(zhǎng)，且需要經(jīng)常調(diào)整充電電流。 定流充電的四種方法： 涓流充電、最小電流充電

45、、標(biāo)準(zhǔn)充電、高速率充電,2.定壓充電,(1)定義：在充電過程中，充電電壓恒定不變。 是蓄電池在 汽車上由發(fā)電 機(jī)對(duì)其充電的 方法。 恒壓充電特性 曲線見圖,(2)優(yōu)點(diǎn) 1)充電時(shí)間短，開始充電45h內(nèi)可獲充90-95%的電量。 2)充電過程無需調(diào)節(jié)電壓，較適合補(bǔ)充充電。 3）操作方便充電電流會(huì)隨著電動(dòng)勢(shì)的上升而逐漸減小到零，使充電自動(dòng)停止，不必人工調(diào)整和照管。 (3)缺點(diǎn) 1)充電電流無法調(diào)整，不能保證蓄電池徹底充足電，不適于初充電和去硫化充電。 2)初期充電電流大，溫升快，極板易彎曲，活性物質(zhì)易脫落，影響壽命。,3脈沖快速充電,(1)極化概念：充電后期化學(xué)反應(yīng)中，蓄電池兩極間電位差會(huì)高于兩極

46、活性物質(zhì)的平衡電位(每單格2.1V)，這種現(xiàn)象稱為極化。 (2)極化的影響：阻礙了蓄電池充電過程化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，是造成充電效率低及充電時(shí)間長(zhǎng)的主要因素。 (3)極化種類：歐姆極化、濃差極化、電化學(xué)極化等。 (4)解決方法：采用脈沖充電法。 脈沖充電：指充電過程中充電電流、電壓不斷變化的充電方法,2.電流的充電過程,理想的充電器的實(shí)際充電過程應(yīng)分為 預(yù)充電、快速充電、補(bǔ)足充電、涓流充電四個(gè)階段。,(1)快速充電的理論基礎(chǔ),蓄電池充電可接受電流定律1967年美國(guó)的麥斯(J.A. Mas)提出 I=I0e-at 式中，I表示在充電過程中某一時(shí)刻t蓄電池的充電可接受電流；I0表示開始充電時(shí)蓄電池的

47、充電可接受電流；a表示充電可接受電流衰減常數(shù)。,3脈沖快速充電法,2)脈沖快速充電法,以脈沖大電流充電來實(shí)現(xiàn)快速充電的方法。 大電流恒流充電 IC=（0.81）C20 ，短時(shí)間內(nèi)充至額定容量的60%，單池電壓升至2.4V（鉛酸電池）； 電液冒氣泡時(shí)，停充25ms左右； 反向脈沖充電， IC=（1.53.0）C20 t=1501500us， 消除孔隙中的氣泡 后停充25ms，再用正向脈沖進(jìn)行充電，如此循環(huán)，直至充足電。,優(yōu)點(diǎn)： 1)時(shí)間短：初充電5h、補(bǔ)充11.5h； 2)分解析氣量小，污染小，效率高 缺點(diǎn)：充不足電，對(duì)電瓶壽命有影響,3）快速充電終止控制方法,采用快速充電法時(shí)，充電電流為常規(guī)充

48、電電流的幾十倍。充足電后，如果不 及時(shí)停止快速充電，電池的溫度和內(nèi)部壓力將迅速上升。內(nèi)部壓力過大時(shí)， 密封電池將打開放氣孔，從而使電解液逸散，造成電解液的粘稠性增大，電 池的內(nèi)阻增大，容量下降。 (a) 定時(shí)控制 采用1.25C充電速率時(shí)，電池1h可充足；采用2.5C充電速率時(shí)，30min可充足。因此，根據(jù)電池的容量和充電電流，很容易確定所需的充電時(shí)間。這種控制方法最簡(jiǎn)單，但是由于電池的起始充電狀態(tài)不完全相同，有的電池充不足，有的電池過充電，因此，只有充電速率小于0.3C時(shí)，才允許采用這種方法。 (b) 電壓控制 最高電壓（Vmax） 從充電特性曲線可以看出，電池電壓達(dá)到最大值時(shí)，電池即充足電

49、。充電過程中，當(dāng)電池電壓達(dá)到規(guī)定值后，應(yīng)立即停止快速充電。這種控制方法的缺點(diǎn)是：電池充足電的最高電壓隨環(huán)境溫度、充電速率而變，而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別，因此采用這種方法不可能非常準(zhǔn)確地判斷電池已足充電。,電壓負(fù)增量（V） 由于電池電壓的負(fù)增量與電池組的絕對(duì)電壓無關(guān)，而且不受環(huán)境溫度和充電速率等因素影響，因此可以比較準(zhǔn)確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點(diǎn)是：電池電壓出現(xiàn)負(fù)增量后，電池已經(jīng)過充電，因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電后，電池電壓要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間，才出現(xiàn)負(fù)增量，過充電較嚴(yán)重。因此，這種控制方法主要適用于鎳鎘電池。 電壓零增量（0V） 鎳氫電池充電器中，為了避免等待出現(xiàn)電壓負(fù)增量的時(shí)間過久而損壞電池，通常采用0V控制法。這種方法的缺點(diǎn)是：充足電以前，電池電壓在某一段時(shí)間內(nèi)可能變化很小，從而造成過早地停止快速充電。為此，目前大多數(shù)鎳氫電池快速充電器都