第3章電動汽車能量源2

1、規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 1 頁 3. 1 動力電池概述動力電池概述 3. 2鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 3. 3二次鋰電池二次鋰電池 3. 4鎳氫蓄電池鎳氫蓄電池 3. 5鈉硫蓄電池鈉硫蓄電池 3. 6燃料電池燃料電池 3. 7其它儲能裝置其它儲能裝置 3. 8電池性能的檢測方法電池性能的檢測方法 3. 9電池組的選擇與設計電池組的選擇與設計 3. 10電池的技術水平和發(fā)展方向電池的技術水平和發(fā)展方向規(guī)格嚴格 功夫到家（

2、威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 2 頁3. 7. 1 空氣電池3. 7. 2 超級電容3. 7. 3飛輪儲能器3.7 其它儲能裝置規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 3 頁空氣電池（Air Cell）是以空氣中的氧氣作為正極活性物質，以金屬為負極活性物質的一類電池。空氣電池的

3、電解液常用氫氧化鉀溶液?？諝怆姵氐姆N類也較多。一般以負極材料的金屬名為電池的第一個字，后加空氣電池即為電池名。常見有鋅空氣電池、鋁空氣電池、鋰空氣電池等。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 4 頁1. 鋅空氣電池1）鋅空氣電池的原理鋅空氣電池以鋅為負極，以氧為正極，氫氧化鉀溶液為 電解質。在催化劑的催化作用下，當電池放電時，鋅攝取疏松碳 塊內從空氣中吸附到的氧氣，鋅和氧發(fā)生化學反應生成氧化鋅。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）

4、HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 5 頁1. 鋅空氣電池1）鋅空氣電池的原理正極:負極:2Zn2OHZnOH O2e221OH O22OH2e21ZnOZnO2總反應:規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 6 頁 1. 鋅空氣電池2）鋅空氣電池的特性優(yōu)點： （1）比能量大； 180230）Wh

5、/kg，230Wh/L （2）性能穩(wěn)定；（-2080） （3）安全性好；沒有腐蝕 （4）充電時間快；幾分鐘 （5）使用成本低。資源豐富規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 7 頁1. 鋅空氣電池2）鋅空氣電池的特性不足： 鋅空氣電池的主要問題是對空氣濕度和二氧化碳非常敏感； 另外鋅空氣電池釋放電流速度緩慢，比功率較低，對車輛的動力驅動影響較大。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNO

6、LOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 8 頁1. 鋅空氣電池3）鋅空氣電池的應用大型鋅空氣電池的電荷量一般在 （5002000）Ah，主 要用于鐵路和航海燈標裝置上。紐扣形鋅空氣電池的電荷量在（200400）mAh，廣 泛用于助聽器中。因比功率較低，對于車速較高、爬坡等工況的應用不 夠理想。關于電動汽車用鋅空氣電池，壽命約為300次， 與其它電池相比，壽命還是太低。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEE

7、RING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 9 頁2. 鋁空氣電池1）鋁空氣電池的原理鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極； 氧為正極； 氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產生化學反應，鋁和 氧作用轉化為氧化鋁。 化學反應方程式為： 2232Al3O3H2Al(OH)規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 10 頁2. 鋁空氣電池2）鋁空氣電池的特點優(yōu)點

8、： （1）比能量大； 8100Wh/kg（理論） 350Wh/kg （實際） （2）質量輕； 13.7kWh 45kg 375kg(鉛酸電池) （3）鋁沒有毒性和危險性。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 11 頁2. 鋁空氣電池2）鋁空氣電池的特點不足： 比功率較低； 充電和放電速度比較緩慢； 電壓滯后； 自放電率較大； 需要采用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時過熱。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INST

9、ITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 12 頁3. 鋰空氣電池1） 鋰空氣電池的原理以金屬鋰為負極，由碳基材料組成的多孔電極為正極。放電過程中，金屬鋰在負極失去電池成為鋰離子，電子 通過外電路到達多孔正極。充電過程正好相反，在充電電壓的作用下，放電過程中 產生的放電產物首先在多孔正極被氧化，重新放出氧 氣，鋰離子則在負極被還原成金屬鋰。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINE

10、ERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 13 頁3. 鋰空氣電池2） 鋰空氣電池的特點鋰空氣電池與鋰離子電池相似，區(qū)別在于前者的能源密 度更大，而后者主要問題在于成本高且儲能表現不佳。目前電池的能源密度比化石能源要低很多，如果要獲得 與50L化石燃料相當的能量，相應的電池系統總質量 大致可達1.5t至2t。鋰基電池要想達到商用要求，必須變得小型輕便，并且 擁有良好的儲能表現，這是鋰空氣電池優(yōu)勢所在。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學

11、院電動汽車技術與原理 第 14 頁1. 超級電容的基本原理超級電容的基本原理是利用電極和電解質之間形成的界 面 雙電層來存儲能量的一種新型電子元件。超級電容器的充放電過程是一種物理反應，電池內部的 隔板是儲能能力的關鍵。超級電容器工作時，電池負極 的電子通過用電器流動向 正極，釋放能量，充電時則反之。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 15 頁電容器單體電容器單體電容器模塊電容器模塊超級電容規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）H

12、ARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 16 頁 雙電層電容是由于正負離子在固體電極與電解液之間的表面雙電層電容是由于正負離子在固體電極與電解液之間的表面上分別吸附，造成兩固體電極之間的電勢差，從而實現能量上分別吸附，造成兩固體電極之間的電勢差，從而實現能量的存儲。的存儲。 充電時，在固體電極電荷引力的作用下，電解液中陰陽離子充電時，在固體電極電荷引力的作用下，電解液中陰陽離子分別聚集兩個固體電極的表面；分別聚集兩個固體電極的表面； 放電時，陰陽離子離開固體電極的表

13、面，返回電解液本體。放電時，陰陽離子離開固體電極的表面，返回電解液本體。 這種儲能原理允許大電流快速充放電這種儲能原理允許大電流快速充放電, ,其容量大小隨所選電其容量大小隨所選電極材料的有效比表面積的增大而增大。極材料的有效比表面積的增大而增大。 雙電層的厚度取決于電解液的濃度和離子大小。雙電層的厚度取決于電解液的濃度和離子大小。雙電層原理示意圖雙電層原理示意圖規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 18 頁2. 超級電容的優(yōu)點

14、（1）功率密度高； kw/kg（2）充放電循環(huán)壽命長； 萬次（3）充電時間短； 幾分鐘到幾十分鐘 （4）特殊的功率密度和適度能量密度； 5-20wh/kg（5）儲存壽命長；（6）工作溫度范圍寬。 -50-70規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 19 頁3. 超級電容的在電動車上的應用1）在純電動車上的應用及發(fā)展2）在混合動力車上的應用3）作為輔助啟動裝置規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF

15、TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 20 頁上海電容公交車上海電容公交車到站充電到站充電 約約30S充滿電行駛充滿電行駛約約20km規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 21 頁HONDA燃料電池燃料電池/超級電容器小轎車超級電容器小轎車1 回收能量回收能量2 輔助啟動輔助啟動3 穩(wěn)定電源穩(wěn)定電源規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HA

16、RBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 22 頁北京集星聯合電子科技有限公司超級電容器北京集星聯合電子科技有限公司超級電容器規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 23 頁錦州富辰公司超級電容器錦州富辰公司超級電容器規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLO

17、GYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 24 頁0tECtqdttdqR)()(0)0(qCREK12充電過程充電過程由初始條件：由初始條件：解微分方程得：解微分方程得：)1 ()(/RCteCEtq)1 ()(/RCtceEiREtuRCteREti/)(規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 25 頁EC)0(qRCtCEetq/)(0)()(Ctqd

18、ttdqR放電過程放電過程由初始條件：由初始條件：解微分方程得：解微分方程得： CREK120tRCteREti/)(RCtcEetU/)(規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 26 頁充放電過程相關參數：充放電過程相關參數： l時間常數時間常數：=RC=RCl半衰期半衰期T T1/21/2：RC6931. 06931. 02ln2/1T規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOG

19、YSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 27 頁T1/2/( )(1)t RCcu tEe 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 28 頁放電曲線RCtcEetU/)(規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車

20、技術與原理 第 29 頁1. 飛輪儲能器的結構與原理3.7.33.7.3 飛輪儲能器（1）結構 核心部分： 飛輪、電動機發(fā)電機、電力電子變換裝置 主要部件： 飛輪、軸、軸承、電機、真空容器、電力電子變換器 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 30 頁1. 飛輪儲能器的結構與原理3.7.33.7.3 飛輪儲能器結構示意圖規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL O

21、F AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 31 頁1. 飛輪儲能器的結構與原理3.7.33.7.3 飛輪儲能器（2）原理電力電子變換裝置從外部輸入電能驅動電動機旋轉，電 動機帶動飛輪旋轉，飛輪儲存動能（機械能）；當外部負載需要能量時，用飛輪帶動發(fā)電機旋轉，將動 能轉化為電能，再通過電力電子變換裝置變成負載所需 要的各種頻率、電壓等級的電能，以滿足不同的需求。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電

22、動汽車技術與原理 第 32 頁2. 飛輪儲能器的優(yōu)點3.7.33.7.3 飛輪儲能器1）能量密度高；100200 Wh/kg 500010000 W/kg 2）能量轉換效率高；90%3）體積小、重量輕； 如：直徑20cm 質量15kg 4）工作溫度范圍寬； 5）使用壽命長；幾百萬次，20年 6）低損耗、低維護。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 33 頁3. 飛輪儲能器的應用3.7.33.7.3 飛輪儲能器美國TEXAS大學已

23、研制出一種汽車用飛輪電池，電池在車輛需要時，可提供150KW的能量，能加速滿載車輛到100km/h。德國西門子公司也已研制出長1.5m，寬0.75m的飛輪電池，可提供3MW的功率。作為一種新興的儲能方式，飛輪電池擁有傳統化學電池無法比擬的優(yōu)點已被人們廣泛認同，它非常符合未來儲能技術的發(fā)展方向。目前，飛輪電池除了上面介紹的應用領域以外，也正在向小型化、低廉化的方向發(fā)展。返回規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 34 頁3. 8.

24、1電池充放電性能測試3. 8. 2電池容量測定3. 8. 3電池循環(huán)次數測試3. 8. 4電池內阻的測定3. 8. 5自放電及儲存性能測試3. 8. 6安全性測試3. 8. 7超級電容器性能檢測方法規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 35 頁基本電路 電源、電流電壓檢測設備、控制設備及記錄設備 電池的性能測試3.8.1 電池充放電性能測試規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLO

25、GYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 36 頁主要參數3.8.1 電池充放電性能測試充電效率是指在充電時充入電池的電能與所消耗總電能的百分比。充電的最高電壓是充電過程的另一個重要指標。充電電壓低，說明電池在充電時極化小，充電效率高，使用壽命長。電池的耐過充能力是說明電池在處于極端充電的條件下，也有較好的使用性能。放電制度主要指放電時間、電流、環(huán)境溫度及終止電壓等。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERIN

26、G汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 37 頁放電方式 3.8.1 電池充放電性能測試1. 恒流放電法恒流放電系統由恒流源、電流及電壓檢測記錄裝置組成。恒流源可以由電子穩(wěn)流電路組成或用恒壓源與大電阻構成。2.恒阻放電法 恒阻放電是指放電過程中保持負荷電阻為一定值，放電至終止電壓的放電方法。 用放電過程中電壓隨時間的變化表示放電特性。 恒阻放電有連續(xù)放電、間歇放電和交替放電三種方式。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理

27、第 38 頁檢測電路（恒阻放電）3.8.1 電池充放電性能測試規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 39 頁 中點電壓指放電 50% 容量時電池電壓。lNi-MH電池1C放電，即指放電30min后所測電池電壓。l衡量電池高倍率放電能力。 放電時間率是指電池放電至標稱電壓值的放電時間占總放電時間的比值。l如Ni-Cd電池以1C放電至1.0V放電時間為60min； 電池放電至1.2V的時間為48min； 放電至1.2V時間與總放電時

28、間比率為80%（即48/60）。l稱為電池的電壓特性，反映電池輸出功率。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 40 頁電池容量-指活性物質參加電池成流反應時所有的電量；分為理論容量、實際容量和額定容量。3.8.23.8.2 電池容量測定理論容量是指電池活性物質全部參加成流反應時的電量，用法拉第定律計算，是理想值。額定容量是指設計和制造電池時，規(guī)定或保證電池在一定放電條件下應該放出的最低限度的電量，又稱標稱容量。實際容量是指在一

29、定放電條件下，電池放出的實際電量。因放電條件不同，實際容量也會不同。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 41 頁測定方法3.8.23.8.2 電池容量測定恒流放電法恒阻放電法恒壓放電法定電壓放電法定電流放電法連續(xù)放電法間歇放電法 容量表達式：C = It （恒流）C = Ut/R （恒阻）影響因素 ： 放電電流、 放電溫度、充電制度、擱置時間規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNO

30、LOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 42 頁循環(huán)壽命 在一定的充放電制度下，電池容量降至某一定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數，稱為循環(huán)壽命。 影響因素 電極材料、電解液、隔膜、制造工藝、環(huán)境溫度 過高或過低的充電電壓、放電深度等，將大大縮短電池的 使用壽命。3.8.33.8.3 電池循環(huán)次數測試規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 43 頁l放電

31、深度對使用壽命影響 3.8.33.8.3 電池循環(huán)次數測試規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 44 頁l溫度對使用壽命影響 3.8.33.8.3 電池循環(huán)次數測試規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 45 頁測試規(guī)定3.8.33.8.3 電池循環(huán)次數測試Ni-H

32、2電池按GB/T 15100-1994標準；Ni-Cd按GB/T 10013-1996標準；鉛酸蓄電池按GB 5008.1-1997標準進行。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 46 頁3.8.33.8.3 電池循環(huán)次數測試快速檢測方法以Ni-MH電池為例，一單體Ni-MH電池，標稱容量為1200mAh，快速循環(huán)壽命測試。 循環(huán)條件為1200mA充電75min，充電結束條件為電壓降10mV，擱置10min后，再以1200mA

33、放電至1.0V； 擱置10min，這樣反復循環(huán)，直至容量衰減至其標稱容量的80%為止，同時記錄其中值電壓第30min的放電值。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 47 頁3.8.33.8.3 電池循環(huán)次數測試檢測結果規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 48 頁

34、 電流通過電池時所受到的阻力稱為電池內阻。同類電池，一般說來，內阻小則電池的電壓特性好。 電池內阻大小隨電池類型不同而不同。 Ni-MH電池（1550）m 鉛酸電池10m Ni-Cd電池（30100）m 在工程檢測中多用專門內阻儀檢測，常見的內阻檢測儀原理一般采用交流法。 電池等效于一個有源電阻，給被測電池通以恒定交流電流（一般為1000Hz、50mA），然后對其進行電壓采樣。3.8.43.8.4 電池內阻的測定規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電

35、動汽車技術與原理 第 49 頁自放電l靜止開路狀態(tài)時，電能容量下降現象稱為自放電。l產生的原因有電極的腐蝕、活性物質的溶解、電極上發(fā)生的歧化反應、活性物質的鈍化、電池組成材料的分解變質等。l自放電速率用單位時間內容量降低的百分數表示：3.8.53.8.5 自放電及儲存性能測試0z0100%nCCRC T 鋰離子電池6-8%；鎳鎘電池25-30%；鎳氫電池15-20%規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 50 頁電池的儲存性能l電

36、池的儲存性能是指電池開路時，在一定溫度、濕度條件下，儲存時能量下降率的大小。l電池保持率也稱電池容量剩余百分比、荷電保持能力 。3.8.53.8.5 自放電及儲存性能測試計算公式：b0 C / C100%nR 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 51 頁1. 耐過充、過放能力的測試2. 短路測試3. 耐高溫測試4. 鉆孔試驗5. 機械性能試驗6. 抗腐蝕性能測試 3.8.63.8.6 安全性測試規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海

37、）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 52 頁我國電動道路車輛蓄電池規(guī)定的耐振動性能試驗分三步進行：3.8.63.8.6 安全性測試（1）用生產廠家提供的專用充電器，按規(guī)定的充電方法將電池充滿電；（2）將充滿電的電池安裝在振動試驗臺上，使電池以I3（A）電流放電；（3）使蓄電池以（3035）Hz頻率上下方向振動，振動的蓄電池最大加速度為30m/s2，時間為2h，并觀察電池放電電壓是否有異常變化及泄漏等情況。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INS

38、TITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 53 頁1. 容量檢測方法 3.8.7 3.8.7 超級電容器性能檢測方法1）恒流放電法放電充電規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 54 頁恒流放電法檢測步驟 （1）恒流/恒壓源的直流電壓設定為額定電壓。（2）設定恒電流放電裝置的恒定電流值。（3）將開關S切換到直流電源，除非分

39、立標準中另有規(guī)定，在恒流/恒壓源達到額定電壓后恒壓充電30min。（4）在充電結束后，將開關S變換到恒流放電裝置，以恒定電流進行放電。（5）測量電容器兩端電壓充U1到U2的時間t1和t2。 計算電容量：2112)(UUttIC規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 55 頁恒定電流設定 分類分類1分類2分類3分類4應用后備記憶能量存儲功率瞬時功率充電時間（min）30303030I（mA）1C0.4C4C40CU1（V）充電電壓的

40、80%值（0.8 UR）U2（V）充電電壓的40%值（0.4 UR）規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 56 頁測量電容器ESR Equivalent Series Resistance 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 57 頁1. 容量檢測方法 3.8.

41、7 3.8.7 超級電容器性能檢測方法2）恒電阻充電法 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 58 頁恒電阻充電法檢測步驟 將電容器兩端短路30min以上進行充分放電；當施加直流電壓UR時，測量時間常數 ；通過下列等式計算電容量值 CR為充電至0.632UR的時間 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程

42、學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 59 頁2. 內阻檢測方法 3.8.7 3.8.7 超級電容器性能檢測方法1）交流阻抗方法 aURI計算公式：測量電壓的頻率1kHz；交流電流（110）mA。（交流）規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 60 頁2. 內阻檢測方法 3.8.7 3.8.7 超級電容器性能檢測方法2）直流阻抗方法 計算公式：3dURI（恒流） 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE

43、 OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 61 頁 3. 自放電檢測 3.8.7 3.8.7 超級電容器性能檢測方法返回規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 62 頁1. 生產過程的質量控制2. 動態(tài)平衡與系統聯動3. 電池一致性補償4. 電池箱串聯個數5. 電池箱并聯組數6. 電池組的熱管理7. 電池組的安裝設計3.9 3.9 電

44、池組的選擇與設計返回規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 63 頁3. 10. 1 當前幾種動力電池的技術水平3. 10. 2 動力電池的發(fā)展動向3. 10 電池的技術水平和發(fā)展方向規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 64 頁1. 鎘鎳蓄電池3. 10. 1 當

45、前幾種動力電池的技術水平l高功率輸出特性很好，早已試用于混合型電動汽車和卡車。SAFT汽車電池當荷電狀態(tài)SOC=100%時，在15s內輸入功率密度達到500W/kg；即使SOC=50%時也可以達到350W/kg；l鎘鎳電池的高溫循環(huán)壽命不太好，它在放電過程以及充電末期是放熱的，它在52以上時很難工作。該型電池具有“記憶效應”，需要經常進行調整。l從電池的性能和使用成本來看，鎘鎳電池可以作為混合型電動車的輔助動力源。但因該電池使用的鎘是劇毒物質，現今一些國家已禁止使用鎘鎳電池。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUT

46、OMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 65 頁 2. 金屬氫化物-鎳電池l該電池具有較高的功率密度、約為（5001000）W/kg，甚至于在SOC為50%時也具有很好的充電接受能力。但這種電池在高功率輸出時比能量下降得很快，即在允許的SOC變化范圍內難于滿足（300400）V的要求。l另外，它跟鎘鎳電池一樣，在52高溫時，其循環(huán)壽命和充電接受能力都有明顯下降，因為它在充電過程中也是放熱的。l總的看來，這種電池能適用于混合型電動車中的輔助動力源，此時電池的輸出較熱機小得多，但對于純電動推進或在混合型電動推進系統中電池輸出跟熱機相當時，這種電池是接近

47、于DOE電動車發(fā)展要求的。3. 10. 1 當前幾種動力電池的技術水平規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 66 頁 3. 密封鉛酸蓄電池l這種電池的比能量不高，只有（3550）Wh/kg，比功率為（200500）W/kg，也不算突出，但是它們之間的平衡關系卻是位居各蓄電池之首。例如它的荷電狀態(tài)從100%降到50%時，其輸出比功率仍然可以達到（200250）W/kg，遠優(yōu)于鎘鎳電池和金屬氫化物-鎳電池。因此從比能量與比功率關系的

48、角度來看，這種電池滿足了DOE的下限要求。l密封鉛酸蓄電池的高溫和低溫狀態(tài)下的輸出功率、比能量、充電接受能力、循環(huán)壽命、自放電等特性均滿足DOE的要求。l另外，密封鉛酸蓄電池跟其它電池比起來，它具有得天獨厚的價格優(yōu)勢，目前我國投入使用的電動自行車多使用此種電池。3. 10. 1 當前幾種動力電池的技術水平規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 67 頁 4. 鋰離子電池l近十幾年鋰離子電池在國內外均發(fā)展很快，在手機、筆記本電腦等電

49、氣設備中得到了廣泛應用。鋰離子電池循環(huán)壽命高、充電能力很好，其130Wh/kg的比能量也遠優(yōu)于其它蓄電池，其自放電小，因而可以在高荷電狀態(tài)下工作。以上優(yōu)勢使得鋰離子電池在電動車領域也逐漸應用。l鋰離子電池在使用過程中最大困難是必須嚴格控制充放電電壓和安全性，單電池充電電壓必須低于4.2V，否則將會由爆炸危險，因而成組電池的均勻性要求特別嚴格。目前鋰離子電池的價格還很高，若要批量投入市場，必須大幅度降低電池成本。3. 10. 1 當前幾種動力電池的技術水平規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院電動汽車技術與原理 第 68 頁 5. 鋰聚合物電池l它是在鋰離子電池的基礎上發(fā)展起來的新型電池，由于采用滾壓式電極制造工藝，電池可以做得很薄，降低了電池內阻，因而高速率放電性能與鋰離子電池基本一致。為了提高它的輸出特性，則要求在高溫下進行工作。l鋰聚合物電池之所以引起電動車業(yè)界的重視，在于它有很高的