纯电动汽车-动力电池PPT课件

1、第二章纯电动汽车动力电池，纯电动汽车-锂离子电池，2、锂离子电池工作原理图，充电时锂离子与氧化物正极晶格分离，锂离子传导的有机电解液迁移嵌入碳负极材料的负极，负极处于富锂状态，正极处于贫锂状态，电子的补偿电荷从外部电路供给碳负极，保证负极的电荷平衡；放电时，情况正好相反。锂从碳材料中逸出，返回到处于富锂状态的氧化物阳极。与传统的化学电源系统相比，锂离子电池具有以下优点：1 .高比能。锂离子电池的比能量可达200瓦时/千克和300瓦时/升，是传统锌锰电池、铅酸电池和镍镉电池的6倍左右。2.工作温度范围宽。能在-200-750环境温度下工作；3.良好的存储性能。一次锂电池通常可储存5-10年，锂二次电池的自放电一般小于15%(1年)，约为传统铅酸蓄电池和镍镉电池的1/10。5，4、锂离子电池性能，3.6伏的高电压(一般在3.0伏以上)和稳定的放电电压；5.低自放电和长循环寿命；6.没有记忆效应。目前，作为一种应用趋势，锂离子动力电池越来越多地应用于电动汽车。锂离子动力电池在中国电动汽车中的应用已被列入国家高技术研发计划(863计划)和国家十五计划。6，7，锂离子电池的组成。锂离子电池实际上是一种锂离子浓缩电池。正极和负极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。正极通常是锂化合物锂钴酸锂、锂铌酸锂或锂锰酸锂。负极为锂碳夹层化合物LiXC6。电解质是有机溶液，如六氟化锂和六氟化锂。电池的充放电过程是由正极和负极之间的锂-10嵌入和脱出形成的。充电时，锂10正极通过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态，正极处于贫锂状态，放电时正相反。锂离子电池的数学模型是基于如何确定锂离子电池电动势和内阻的特征函数。这些特征函数的确定基于电池充电状态SOC(充电状态)的变化关系的结果。10、充电特性、11、锂离子电池的充电状态值，这是锂离子动力电池：1的两个基本特征，电池的容量与放电电流相关，并且放电电流越大，在该电流下可以放电的有效容量越小。该特性简称为容量特性2，电池的工作电压与放电深度有关，放电电流和放电深度越大，电池的工作电压下降越多。这种特性简称为电压特性，12，电池能量模型基于电池的等效电路图。电池的容量特性将直接影响电动汽车的有效行驶里程，而其电压特性将直接影响电动汽车的动态性能。两者相互关联，相互影响，形成电池的(2.7v-4.2v)放电特性。13，放电特性。实验表明，在放电终止电压为2.7V的条件下，放电电流越大，电池的极化越大，电池的放电容量越小，但电池的静态电压与电池的放电深度之间的关系基本不变。当锂离子电池以大电流(大于2C)放电时，电池的放电曲线显示出电压先降低然后升高的现象。14岁，例如，在25下，单个电池在恒定电流下以不同的速率充电到4.2V，然后以恒定电压充电。当充电电流小于恒定电流的10%时，充电停止。例如，从图1a中可以看出，单个电池的充电曲线被分成两部分例如，从图1b可以看出，单个电池在不同速率下的放电曲线形状基本相似。在放电的初始阶段和接近结束时，电压迅速下降，在放电的中间阶段，电压略有变化，显示出放电平台。单体电池的1.0C放电平台保持在3.85伏左右；随着放电速率的增加，电池的放电平台和容量减小。当放电速率增加到6.0C时，放电平台降低到约3.57V，放电容量是1.0C容量的91%.继续提高放电速率至12.0，保持放电平台在3.31伏左右，放电容量接近1.0伏容量的62%。17，18，19，20，21，22，可用容量，23，电池容量，t-电池放电时间；n不同电池的Peukert常数不同。24、24、25，电池的可用性因子26，电池的充电状态，以及电池的充电状态值k被简单地记录为soc，并且也可以用百分比来测量。27，锂电池内阻的数学模型，28，表示为电池充电状态值的函数：29，这表明电池无法充电，会造成永久性损坏。这样，我们必须采取措施限制充电电压来控制锂离子的溶解。(2)当锂离子电池放电到终点时，内部物质会发生质变，即负极石墨层中的所有锂离子都会脱落。下次充电时，负极上没有锂离子的石墨层不能保证电路畅通，因此应采取措施控制放电电压。(3)如果电池意外短路或过冲放电电流会导致电池内部温度过高而消耗能量，从而缩短放电时间，因此需要过流保护。应该从以下三个方面来关注：1 .锂离子电池内阻大，不能实现快速充放电。高速充电或放电会导致电池温度超出允许范围，从而造成安全隐患。因此，应严格限制锂离子电池的充放电速率，严格控制锂离子电池的工作温度。2.电池进入恒压充电阶段后，应严格控制电池的充电电压，防止过压充电或欠压充电；3.在放电过程中，应防止电池深度放电。当电池的端电压低于电池的放电终止电压时，应立即停止电池的放电操作。43，44，45岁。46岁。正常行驶时，电动汽车从蓄电池中获取的平均功率很低，而加速和爬坡时的峰值功率很高，峰值功率与高性能电动汽车的平均功率之比可以达到16:1。加速和攀爬消耗的能量占总能量消耗的2/3。在现有电池技术条件下，蓄电池必须平衡比能量和比功率以及比功率和循环寿命，很难在一套能源系统上同时追求高比能量、高比功率和长寿命。为了解决电动汽车行驶里程与加速爬坡性能之间的矛盾，可以考虑两套能量系统，其中主能源提供最佳行驶里程，辅助能源在加速和爬坡过程中提供短期辅助动力。辅助能源系统的能量可以直接从独立的能源中获得，电动汽车刹车或下坡时也可以回收可再生的动能。超级电容器作为辅助能源的选择引起了广泛关注。在不久的将来，超级电容器的超低比能量使其不可能单独作为电动汽车能源使用，但使用超级电容器作为辅助能源具有明显的优势。电动汽车中使用的最佳组合是电池-超级电容器混合能源系统，从而将电动汽车的比能量和比功率要求与电池分开。电池设计可以集中考虑比较能源和循环寿命要求，而不太考虑比功率此外，与电池相比，超级电容器可以快速有效地吸收电动车辆制动产生的再生动能。由于超级电容器的负载平衡和能量回收，车辆的行驶里程大大提高。但是，系统应全面控制和优化电池、超级电容、电机和功率逆变器的匹配。功率变换器及其控制器的设计应充分考虑电机与超级电容的匹配。48、49、50、51、52、53、54、55、56、超高速飞轮、超高速飞轮是满足电动汽车储能要求的有效途径。它具有高比能量、高比功率、长循环寿命、高能效、快速充电、免维护和良好的性价比等优点。在混合储能系统中，如果飞轮被用作辅助能源，当车辆以恒定速度行驶和再生制动时，飞轮将机械地充电和存储能量，并且当车辆启动、加速或爬坡时产生电力和输出峰值功率。除了可以用作主要能源的负载平衡装置之外，超高速飞轮还可以单独用作电动车辆的能源。与固定储能装置不