混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析.doc

本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析(英 文):The Analysis of Hybrid vehicle nickel-hydrogen battery car姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 II湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 二 年 月 日E 毕业论文（设计）任务书课题名称：混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 关键词：混合动力 镍锌电池 仿真2、毕业论文（设计）内容要求：1. 引入本课题的理论意义和实际意义；2. 镍氢电池的工作原理及充放电特性；3. Matlab 7.0软件介绍；4. 由 Matlab 7.0进行镍氢动力电池充放电仿真分析；5. 综合论文内容，表述自己观点，做总结性陈述。3、文献查阅指引：1朱鹏.单一压力容器镍氢电池的热模拟及其结构优化D.上海交通大学，2007.2余成洲，赖为华.镍氢电池的研究现状与发展方向J.新材料产业，2006,6:26.3张金柱.混合动力汽车结构、原理与维修M.北京:化学工业出版社，2008: 12.4沈全同，程夕明，孙逢春.混合动力汽车的发展趋势J.农业装备与车辆工程，2006.03.6陈全世，齐占宁.燃料电池电动汽车的技术难关和发展前景J.汽车工程，2001, 23(6),362363.7 Cao Chunbin, Yu Xiumin The research on HEV Ni-M H battery discharge modelJ 2011 2nd International Cornference on Mechanic Automation and Control Engineering,MACE 2011 IEEE8 Fang qing, Effect of Nano-conductive agenl on the nickel electrodes High temperature /high powerJ Journal of Journal of rare metals Vol. 33 .Tun 2009. 9Wang fang,Cheng shi, Sun wenpeng, Wu feng, Qiu xinping, Electrochemical Properies on Ni-MH battery charge and discharge J Modern chemical Industry Vol. 26 July,2006.4、 毕业论文（设计）进度安排：第一阶段：（1） 2012.11.30-2012.12.31 毕业论文选题及开题第二阶段：（1） 2013.1.1-2013.3.30 毕业论文写作 （2） 2013.4.1-2013.4.10 交初稿给导师 （3） 2013.4.11-2013.4.30 修改初稿，再修改第二稿 第三阶段:（1） 2013.5.1-2013.5.8 定稿，交论文（一式两份）及电子文档给系办 （2） 2013.5.18-2013.5.20 毕业论文答辩教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析作 者 姓 名杨武迪所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称贾竹君预计字数10000开题日期2013.3.25选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解1）说明本选题的理论、实际意义 目前人类对石油的需求量越来越大，汽车尾气造成的环境质量越来越差，导致替代燃料汽车、纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车都得到了研究与发展。混合动力汽车在一辆汽车上同时配备了电力驱动系和辅助动力单元。与纯电动汽车和燃料电池电动汽车相比，混合动力汽车不论在动力性能、续驶里程，还是在使用方便性上都具有明显的优势，是当今最具有实际开发意义的低排放和低油耗汽车，有着巨大的商业价值和广阔的市场前景。而研究镍氢电池就更有实际意义。2）国内外的研究动态 日本、美国等发达国家己有较高的MH-Ni电池的生产技术水平和较大的产业规模。其中日本镍氢电池的生产技术最高，产业化发展最快。我国镍氢电池性能和制造水平与世界先进水平尚有明显差距，主要表现在相同规格型号的电池容量低、充电尤其是大电流充电后期电池的内压和温度偏高、电池性能的均一性差(主要指容量和内阻)、循环寿命较低等方面。 随着市场的需求，新型绿色环保型镍氢电池正朝着高容量、小型化、高功率方向发展。镍氢电池产业将成为21世纪能源领域的重大产业之一。主要内容： (1) 引入本课题的理论意义和实际意义； (2) 镍氢电池的工作原理及充放电特性； (3) Matlab 7.0软件介绍； (4) 由 Matlab 7.0进行镍氢动力电池充放电仿真分析； (5) 综合论文内容，表述自己观点，做总结性陈述。研究方法： 主要采用理论分析与理论推导的方法，大量查阅相关专业文献，在指导老师的具体指导下，进行仿真和分析，撰写论文，按时完成课题中所提出各项研究内容，及时提交毕业论文。完成期限和采取的主要措施：完成期限：第一阶段：2012.11.30-12.31 毕业论文选题及开题 第二阶段： 2013.1.1-2013.3.30 毕业论文写作 第三阶段: 2013.5.18-2013.5.20 毕业论文答辩主要措施：通过查询电子资料，各种图文资料，以及老师的修改意见、指导意见来完成论文主要参考资料：1朱鹏.单一压力容器镍氢电池的热模拟及其结构优化D.上海交通大学，2007.2余成洲，赖为华.镍氢电池的研究现状与发展方向J.新材料产业，2006,6:26.3张金柱.混合动力汽车结构、原理与维修M.北京:化学工业出版社，2008: 12.4沈全同，程夕明，孙逢春.混合动力汽车的发展趋势J.农业装备与车辆工程，2006.03.6陈全世，齐占宁.燃料电池电动汽车的技术难关和发展前景J.汽车工程，2001, 23(6),362363.7 Cao Chunbin, Yu Xiumin The research on HEV Ni-M H battery discharge modelJ 2011 2nd International Cornference on Mechanic Automation and Control Engineering,MACE 2011 IEEE指导教师意见：指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012年12月25日地点三教517教室与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）宫彦军教授陈爱武讲师包本刚副教授何红松讲师贾竹君副教授游珍珍讲师会议记录摘要：1) 为什么要选这个课题？（包本刚老师）答： 镍氢动力电池是混合动力汽车首选电池种类之一，与铅酸电池和锅镍电池相比，具有无污染、密闭结构、免维护、循环使用周期长、寿命长以及更加适合快速充电的特点。但也存在荷电保持能力差、有一定的记忆效果的缺点，尤其是构成负极的金属氢化物，造价成本偏高也是一项主要缺点。2) 简述下镍氢动力电池的工作原理？（陈爱武老师）答： 镍氢动力电池正极采用氢氧化镍，活性物质在充电时为羟基氧化镍。负极的金属氢化物在充放电过程中能够进行可逆的析氢和吸氢反应。电池的电解液主要由氢氧化钾构成，大部分被吸收在隔膜和电极里，因此镍氢动力电池被设计成“贫液”状态。3) 你准备用什么软件仿真？（何红松老师）答：Matlab 7.0 软件会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析学生姓名杨武迪学 号200906002225系 别电子工程专 业电子信息工程指导教师贾竹君检查日期2013年4月8日指导教师检查情况记载及修改意见：你的论文最大的不足就是没做仿真，请修改第三章。其余是小问题：1.开题报告中的选题根据，请一定要填上国内外研究动态和自己的见解；2.绪论是概述你选本课题的意义、国内外研究动态、自己的见解，以及你对本课题所做的工作或写作的程序；3.图要自己画；4.有些意思不清楚，或字体不统一，看我用红字标识的，修改这些内容。5.格式也要再参考群共享里的范文。6.英文摘要和题目英文要自己翻译；7.参考文献中要两篇英文。签名：_签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析学生姓名杨武迪学号200906002225专业班级电子信息工程0902指导教师贾竹君职称副教授系（教研室）电子工程系指导过程记录指导内容记录(一)选题、确定课题，提供参考文献等资料，交待注意事项。 学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日 指导内容记录(二)下任务书，指导、检查开题报告书。学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日指导内容记录（三)指导、检查开题报告书，并布置近期寒假中的工作。学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日指导内容记录(四)检查寒假中论文准备的情况，并解决其遇到的疑问，布置下一阶段工作。学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)指导如何撰写论文、组织材料。学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日指导内容记录(六)进行中期检查，检查论文撰写情况。学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日指导内容记录(七)检查论文整体情况，定稿打印。学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日指导内容记录(八)确定答辩时间，交待答辩工作及注意事项。学 生 签 名： 20 年 月 日 指导教师签名： 20 年 月 日答辩小组组长意见组长(签名)： 20 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析作者姓名杨武迪所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称贾竹君 副教授字 数10000定稿日期2013.5.8中文摘要日益严重的环境污染和能源短缺问题促使世界各国加快了对汽车减排降污的研究。而电动汽车作为最为环保的车型之一，却由于其使用的电池存在能量比较低、寿命短以及价格高等因素而失去了实用性。混合动力汽车作为一种折中解决方案很好地解决了车辆的燃油经济性和排放性能，并逐渐成为了21世纪汽车工业发展的重点。动力电池作为混合动力汽车的核心部件之一，其作用是巨大的。本文经综合分析，比较各种动力电池的性能，可以得出，高功率镍氢电池在混合动力汽车领域相对其它电池来讲具有非常大的应用优势。本论文旨在通过对混合动力汽车电池组的实验，运用建立的相应数学模型，对混合动力汽车动力电池性能进行分析，总结规律，为混合动力汽车能量源的匹配提供参考，最终为混合动力汽车的能量存储系统乃至整车的产品研发提供更加有效的技术支持。关键词（3-5个）混合动力 镍氢电池 仿真英文摘要 Increasingly serious environmental pollution and energy shortage problems, bringing the countries around the world to speed up the research on vehicle emissions pollution reduction. As one of the most eco-friendly vehicles , electric cars has lost the practical due to the battery power is low and the battery life is short ,as well as the high price ,and so on. Hybrid electric cars as a compromise solution to solve the vehicles fuel economy and emission performance, gradually became the focus of the development of automobile industry in the 21st century. Power battery as one of the core component of a hybrid electric car, whose function is enormous. In this paper, we compare all kinds of power battery performance, and by comprehensive analysis, we can reach a conclusion :high power Ni-MH batteries show better advantage than others of applications,in the field of hybrid electric vehicle. This paper aims to analysis the power batterys performance of hybrid electric vehicle and summarize its regularity, by the test of hybrid car batteries ,and the use of established corresponding mathematical model. Providing a reference for the match of the hybrid energy source; Finally ,the result can also offer more effective technical support for the system of hybrid energy storage and the vehicle products research.关键词(3-5个) Hybrid Ni-MH battery Simulation指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析作者姓名杨武迪所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称贾竹君 副教授答 辩 会 纪 要时间地点答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）宫彦军副教授陈爱武讲师包本刚副教授何红松讲师贾竹君副教授游珍珍硕士答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论41 混合动力车用动力电池概况61.1 混合动力车用动力电池的应用与产业化现状61.2 MH-Ni电池的发展现状72 镍氢电池的工作原理及荷电状态的影响因素92. 1镍氢电池的构造92.2 镍氢电池的基本工作原理92.3 影响镍氢电池荷电状态的主要因素102.3.1镍氢电池的放电电流112.3.2镍氢电池的放电终止电压112.4.3镍氢电池电解液温度122.4.4镍氢电池自放电特性122.4.5镍氢蓄电池的恢复效应的影响132.4.6镍氢电池组的不均衡性的影响133 Matlab 7.0软件介绍144 镍氢电池放电特性仿真分析164.1镍氢动力电池的工作原理以及电流模型164.2 仿真数据与测量数据的对比分析164.3 本章小结20结论21参考文献21致 谢22I插图索引图2. 1镍氢电池结构示意图6图2.2蓄电池荷电状态估计框图7图2.3 镍氢蓄电池的容量特性曲线(25)8图2.4 QNY6. 5常温IC (6. 5A)放电曲线9图2.5 电池容量与环境温度的关系9图4.1 扩散电流实时仿真曲线14图4.2 迁移电流仿真曲线14图4.3 实时阻抗仿真曲线15图4.4 放电仿真曲线16II混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析 摘 要日益严重的环境污染和能源短缺问题促使世界各国加快了对汽车减排降污的研究。而电动汽车作为最为环保的车型之一，却由于其使用的电池存在能量比较低、寿命短以及价格高等因素而失去了实用性。混合动力汽车作为一种折中解决方案很好地解决了车辆的燃油经济性和排放性能，并逐渐成为了21世纪汽车工业发展的重点。动力电池作为混合动力汽车的核心部件之一，其作用是巨大的。本文经综合分析，比较各种动力电池的性能，可以得出，高功率镍氢电池在混合动力汽车领域相对其它电池来讲具有非常大的应用优势。本论文旨在通过对混合动力汽车电池组的实验，运用建立的相应数学模型，对混合动力汽车动力电池性能进行分析，总结规律，为混合动力汽车能量源的匹配提供参考，最终为混合动力汽车的能量存储系统乃至整车的产品研发提供更加有效的技术支持。【关键词】 混合动力 镍氢电池 仿真IIIThe Analysis of Hybrid vehicle nickel-hydrogen battery car Abstract Increasingly serious environmental pollution and energy shortage problems, bringing the countries around the world to speed up the research on vehicle emissions pollution reduction. As one of the most eco-friendly vehicles , electric cars has lost the practical due to the battery power is low and the battery life is short ,as well as the high price ,and so on. Hybrid electric cars as a compromise solution to solve the vehicles fuel economy and emission performance, gradually became the focus of the development of automobile industry in the 21st century. Power battery as one of the core component of a hybrid electric car, whose function is enormous. In this paper, we compare all kinds of power battery performance, and by comprehensive analysis, we can reach a conclusion :high power Ni-MH batteries show better advantage than others of applications,in the field of hybrid electric vehicle. This paper aims to analysis the power batterys performance of hybrid electric vehicle and summarize its regularity, by the test of hybrid car batteries ,and the use of established corresponding mathematical model. Providing a reference for the match of the hybrid energy source; Finally ,the result can also offer more effective technical support for the system of hybrid energy storage and the vehicle products research.【Key word】 Hybrid Ni-MH battery SimulationIV绪论 回眸20世纪，汽车在社会进步和经济发展中扮演着重要的角色。汽车工业的迅速发展，推动了机械、能源、橡胶、钢铁等支柱产业的发展。舒适便捷的汽车，改变了我们的生活理念，成为了我们理想的代步工具。但汽车在服务于我们的同时，也为我们带来了环境污染、能源短缺等严重问题。 首先是能源短缺问题。目前，汽车消耗的能源几乎完全依赖于石油的制成品，全球汽车保有量的逐年上涨使能源问题逐渐成为制约汽车可持续发展的重要因素。根据目前己探明的世界石油总储量估计，全世界的石油资源仅能供人类充分使用40年左右。在我国，石油短缺的形势则更为严峻，自1993年开始，我国己成为石油净进口国，而且进口数量在逐年增加，对国际市场原油依存度与口俱增。过分依赖进口将严重危及国家的能源安全，而汽车进入千家万户无疑会加速这一趋势。据统计，2000年我国机动车所消耗的石油为6560万吨，约占全国石油消费的三分之一，到2010年和2020年，我国机动车的燃油需求将分别达到1.38亿吨和2.56亿吨，占到当年全国石油总需求的43%和57%。有限的石油资源逐步成为我国汽车工业可持续发展的瓶颈，甚至进一步影响到国民经济的整体发展。同时，汽车的排放污染也不容忽视。而CO2则是引起地球变暖的罪魁祸首。1 为了可持续发展，各国政府纷纷采取措施寻找替代能源解决环境问题和能源问题，以电动汽车、混合动力汽车为代表的新能源汽车是解决这一问题的主要途径。世界各国都投入了大量资金开发电动汽车，日本、美国等汽车强国己经开发出一些商品化的电动汽车产品。我国科技部在“十五”，期间的国家“863”，计划中，特别设立了电动汽车重大专项，其中混合动力专项是重要的一块。选择新一代电动汽车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构联合攻关。而其任务之一便是开发混合动力汽车车用电池及关键材料，其中镍氢动力电池（Ni-MH Batteries）及其关键材料处于非常重要的地位。2混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，简称HEV)在一辆汽车上同时配备了电力驱动系统(Traction Motor)和辅助动力单元(Auxiliary Power Unit, APU)，目前HEV所用的原动机一般为汽油机、柴油机和燃气轮机和与其相匹配的电动机。与纯电动汽车和燃料电池电动汽车相比，HEV不论在动力性能、续驶里程，还是在使用方便性上都具有明显的优势，是当今最具有实际开发意义的低排放和低油耗汽车，有着巨大的商业价值和广阔的市场前景。动力电池作为HEV的主要储能元件，是HEV的关键部件，其性能好坏直接影响到HEV的性能。随着HEV发展，动力电池的研发速度也得到了空前提高。镍氢电池(MH-Ni)是继镍镉电池（Cd-Ni电池）之后的新一代高能二次电池，由于它具有比能量高、比功率高、寿命长、充电快速、记忆效应不明显、污染少等优点，成为HEV的首选电池。20世纪90年代以来，在政府的支持下，国外许多著名汽车公司纷纷投入巨资进行混合动力汽车实用车型的研制和开发。很多公司采用了包括现代电子、精密机械、控制技术、新型材料甚至航天技术在内的各种高新技术，使样车的主要动力性指标达到了燃油汽车的水平。目前，日本丰田公司“COASTER” “PRIUS”、美国通用公司的“EV 1”、法国雷诺公司的“KANGOO”，和意大利的“IVECO”，等混合动力汽车均已上市。丰田1997年投放的“PRIUS”销量达3万辆，2001年其第二代被美国SAE评为最佳设计车，2003年秋季投放“PRIUS94”型，电机功率提高50%，达50kW，500V。我国混合动力汽车研究发展很快。2005年12月，Prius已在中国一汽上线，已经小批量生产，2008年本田思域混合动力也开始生产，丰田雷克萨斯RX400H和15600H以及GS450H、RX450H多款混合动力车型也进入我国市场。通用公司的君越汽车也已在我国上市。可以预见，混合动力汽车时代在我国已经开始。目前，我国一些自主品牌也走进该领域前列3。衡量电池好坏的标准关键就是电池的容量与体积比，充电时间，循环使用次数等。目前大量使用的镍镉电池（NiCd）中的镉有毒，使废电池处理复杂，环境受到污染，因此它将逐渐被用储氢合金做成的镍氢充电电池（NiMH）所替代。从电池电量来讲，相同大小的镍氢充电电池电量比镍镉电池高约1.52倍，且无镉的污染，现已经广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备。 镍氢电池是有氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。 目前，更大容量的镍氢电池已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上，利用镍氢电池可快速充放电过程，当汽车高速行驶时，发电机所发的电可储存在车载的镍氢电池中，当车低速行驶时，通常会比高速行驶状态消耗大量的汽油，因此为了节省汽油，此时可以利用车载的镍氢电池驱动电动机来代替内燃机工作，这样既保证了汽车正常行驶，又节省了大量的汽油。所以本论文旨在通过对混合动力汽车车用镍氢电池组的实验，运用建立的相应数学模型，对混合动力汽车动力电池性能进行分析，总结规律，为混合动力汽车能量源的匹配提供参考，最终为混合动力汽车的能量存储系统乃至整车的产品研发提供更加有效的技术支持。1 混合动力车用动力电池概况 在HEV上，动力电池必须是具有强大能量的动力电源，除了作为汽车驱动力能源外，还要向动力转向系统等提供动力能源。HEV对动力电池的基本要求如下: 比能量 比能量是保证HEV续驶里程的重要指标，连续2h放电率的比能量应不低于44Wh/kg。 充电时间短 动力电池的正常充电时间应小于6h，动力电池应能适应快速充电的要求，动力电池快速充电达到额定容量的50%时的时间为20min左右。 连续放电率高，自放电率低 动力电池连续1h的放电率应达到额定容量的70%左右。自放电率低可以使动力电池长期存放。 不需要复杂的运行环境 动力电池能够在常温下正常稳定的工作，不受环境温度影响，不需特殊加热。 安全可靠 动力电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏而腐蚀接线柱和外壳。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞事故时，不会对乘员造成伤害。电池组可以采用机械装置进行整体快速更换，线路连接方便。 寿命长、免维修、制造成本低 动力电池的循环寿命不低于1000次，在使用寿命限定期内，不需要对其维护和修理。1.1 混合动力车用动力电池的应用与产业化现状 混合动力汽车用动力电池为大型二次电池，目前应用于混合动力汽车上的动力电池主要有铅酸电池、镍氢电池、铿离子电池和燃料电池。大型二次电池主要应用于混合动力汽车、电动车和航空航天电源等领域。目前在混合动力汽车用动力电池领域，产业化规模己经很大，主要动力电池生产厂商清况如下： 美国 为了满足全球环保和节能要求，美国很早就投入到新能源汽车及其相配套的电池研究开发中。1998年GM-Ovonic公司和能源部联合研发的NCI-Ni电池新能源汽车，一次性充电续驶里程可达到160km。GM公司开发的燃料电池电动车在2004年推向市场。福特公司在1999年的Range电动车模型车中采用MH-Ni电池。 欧洲 在欧洲镍氢电池和铿离子电池的研发工作主要由电池研究与发展联合会负责。第一辆铿离子电池电动汽车于1997年在法国进行试验，使用的是SAFT公司生产的电池。 日本 日本是早期投入电池及电动车研发的主要国家之一。丰田公司是研发电池和电动车的佼佼者，其RAV4LV电动车所使用的MH-Ni电池是由丰田公司与松下公司联合开发的，此外丰田公司还开发出使用燃料电池和MH-Ni电池的PEM-PC电动汽车。1998年尼桑公司在日本销售电动车，采用的是Sony公司生产的锂离子电池。 中国 混合动力汽车的研发工作受到了我国各级政府的高度重视，新能源汽车己列入国家“汽车产业振兴计划”。 2008年北京奥运会，己有多款混合电动轿车与公交大巴运营。2010年的世博会更是新能源汽车成果的“试验场”，本届世博会可谓是新能源汽车的天下，共有上千辆新能源汽车或穿梭于世博园区内，或作为未来汽车发展的方向在各大馆内展出4。 早在2001年长安汽车公司就开始探索新能源汽车的发展之路，2002年起投入研发。截至到目前，长安自主品牌汽车己形成了从弱混、中混、强混、插电式到纯电动、氢内燃机动力汽车等一系列新能源汽车产业发展格局，其混合动力汽车使用由中炬森莱高技术有限公司、神州科技有限公司和科霸汽车动力电池有限责任公司等提供的MH-Ni电池。1.2 MH-Ni电池的发展现状 MH-Ni电池是是继Cd-Ni电池之后的新一代高能二次电池。在众多的二次电池中，MH-Ni电池以其特有的性能成为当今二次动力电池的重要发展方向之一: 具有较高的比能量。高比能型MH-Ni动力电池的比能量可达到7080Wh/kg，高功率型MH-Ni动力电池的比能量可达到4050Wh/kg； 无记忆效应或记忆效应小； 具有较好的过充放电性能； 循环寿命长； 电池内阻小，具有良好的快速充电和快速放电性能； 贮氢材料的来源十分广泛，具有较简单的电极制造工艺； 产生的污染少，是人们公认的绿色电池。 MH-Ni电池是一种绿色环保型电池，近年来储氢合金材料的技术得到很大进步，大大地推动了MH-Ni电池的发展。MH-Ni电池的技术发展大致经历了三个阶段:第一阶段大致为20世纪60年代末至70年代末，主要从事于MH-Ni电池的可行性研究工作；第二个阶段大致为20世纪70年代末至80年代末，主要从事于MH-Ni电池的实用性研究；从1984年开始，荷兰、口本、美国都致力于研发储氢合金电极。1988年美国Ovonic公司，1989年口本松下东芝三洋等电池公司先后开发成功MH-Ni电池；第三阶段大致为20世纪90年代初至今，主要从事于产业化研发。我国于20世纪80年代末成功研制出储氢合金，于1990年成功研制出AA型MH-Ni电池5。 国外已有较高的NI-Ni电池的研发水平，具有代表性的公司和产品主要有: 松下公司的HEV电池主要有圆柱形和内连接的方形模块两种形式。圆柱形电池的前身为传统的D型电池，此类6.5Ah的MH-Ni电池，其质量比功率己由1997年的600W/kg提高到2004年的1350W/kg。此种电池主要跟Prius, Insight和Civic汽车配套。三洋电机株式会社生产的HEV车用MH-Ni电池均为圆柱形结构，有D型与M型两种模块，其开发的5.5Ah