第3章 电动汽车的储能装置及其充电系统

1、第第3章章 电动汽车的储能装置及其充电系统电动汽车的储能装置及其充电系统3.13.23.33.43.53.1 储能装置概述 电动汽车对电池的要求2.电动汽车电池的分类3.电池的主要性能指标4.电池的主要性能指标值3.2.1 3.2.1 各种蓄电池性能比较各种蓄电池性能比较图3-1 各种电池性能比较3.2 蓄电池储能 3.2.2 3.2.2 各种蓄电池的特点各种蓄电池的特点 3.2 蓄电池储能 1. 铅酸蓄电池2. 镍锌电池3. 镍镉电池4. 镍氢电池5. 锂离子电池6. 钠硫电池3.2.3 3.2.3 蓄电池使用举例蓄电池使用举例图3-2 配有蓄电池的电动汽车电气系统图3.2 蓄电池储能 3.

2、3 蓄电池充电系统3.3.13.3.1 充电系统的主要设计要求和指标充电系统的主要设计要求和指标3.3.23.3.2充电方法的研究充电方法的研究1. 蓄电池充电理论tI0atII e-=MNa图3-4 铅酸蓄电池可接受充电曲线3.3 蓄电池充电系统2. 常规充电方法图3-5 恒压充电特性曲线3.3 蓄电池充电系统图3-6 恒流充电曲线3.3 蓄电池充电系统 图3-7 二阶段法充电曲线 图3-8 三阶段法充电曲线3.3 蓄电池充电系统3. 快速充电方法图3-9脉冲充电曲线3.3 蓄电池充电系统图3-10 ReflexTM充电电流曲线3.3 蓄电池充电系统图3-11 变电流间歇充电曲线3.3 蓄电

3、池充电系统图3-12 变压间歇充电曲线3.3 蓄电池充电系统图3-13 波浪式间歇正负零脉冲快速充电曲线3.3 蓄电池充电系统3.3.3 3.3.3 充电终止控制方法充电终止控制方法（1）定时控制法（2）蓄电池温度控制法（3）蓄电池电压控制法3.3 蓄电池充电系统3.3.43.3.4 充电系统的硬件设计充电系统的硬件设计图3-14 硬件结构框图3.3 蓄电池充电系统图3-15 电路原理图3.3 蓄电池充电系统3.3.5 3.3.5 充电系统的软件设计充电系统的软件设计1. 软件设计思想2.软件模块的设计图3-16 温度信号采集流程图图3-17 A/D转换流程图3.3 蓄电池充电系统图3-18

4、PWM输出流程图图3-19 显示流程图3.3 蓄电池充电系统图3-20 总体控制流程图3.4 燃料电池储能 3.4.1 3.4.1 燃料电池的结构燃料电池的结构1. PEMFC的工作原理图3-21 质子交换膜燃料电池的工作原理3.4 燃料电池储能 2. 单体PEMFC的构造图3-22 单体PEMFC的基本结构3.4 燃料电池储能 3. PEMFC电池组( 堆) 的构造图3-24 PEMFC电池组( 堆)结构3.4 燃料电池储能 3.4.2 3.4.2 燃料电池的性能燃料电池的性能图3-25 燃料电池基本特性曲线原理3.4 燃料电池储能 3.4.3 3.4.3 燃料的供给方法燃料的供给方法 1.

5、 地面固定的制氢系统图3-26 压缩氢气储存罐3.4 燃料电池储能 图3-27 液化氢气储氢罐3.4 燃料电池储能 图3-29 蒸气改质法的改质器3.4 燃料电池储能 2. 甲醇CH3OH3. 汽油4. 其他种类的燃料5. 改质技术和改质( 重整) 器3.4 燃料电池储能 3.4.4 3.4.4 燃料电池在电动汽车中的应用燃料电池在电动汽车中的应用图3-30 燃料电池输出功率与效率之间的关系3.5 超级电容器1.1.工作原理及特点工作原理及特点表3-12 三种储能装置性能比较 电池类型性能指标铅酸电池传统电容器超级电容器充电时间15h10-610-3s0.330s放电时间0.33 h10-61

6、0-3s0.330s比能量/ Whkg-1101000.1110比功率/ Wkg-1103105104充放电效率/%7085958598循环寿命/次10001061053.5 超级电容器2.2.分类分类表3-13世界上超级电容器的主要研究和生产单位国家公司/研究所参数能量密度Whkg-1功率密度Wkg-1研究现状美国Maxwell3V,10002700F35400600商业化日本Panasonic3V,8002000F34200400商业化法国SAFT/Alcatel3V,130 F3500封装样品澳大利亚Capxx3V,120 F6300封装样品3V,250 F1.11114俄罗斯ESMA1

7、.7 V,50000 F81080100商业化瑞典Super farad40 V,250 F5200300封装样品3.5 超级电容器3.3.超级电容器在混合能源电动汽车中的研发情况超级电容器在混合能源电动汽车中的研发情况表3-14 2001年不同种类的汽车对超级电容器的需求车辆类型车辆产量/辆超级电容器需求量/个价值/美元（106）占有率/%重型卡车和大客车2770005250000157.405叉车11000004400000132.001平板车360000287500087.500轿车2000036000012.001.5中型客车10000 30000010.001其它300012000024.002总数177000