新能源汽车电容电池技术(新能源汽车动力电池认知)
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2024-01-09 04:43:01
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1.电池与能量储存

将化学能转换成电能的装置称为化学电池,通常简称为电池。电池放电后,能够用充电的方式使内部活性物质再生把电能储存为化学能,需要放电时,再次把化学能转换为电能,这类电池称为蓄电池,一般又称二次电池。

电池的发展史由1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明,至1883年发明了氧化银电池,1888年实现了电池的商品化,1899年发明了镍—镉电池,1901年发明了镍—铁电池,进入20世纪后,电池理论和技术处于一度停滞时期。但在第二次世界大战之后,电池技术又进入快速发展时期。首先,为了适应重负荷用途的需要,发展了碱性锌锰电池,1951年实现了镍—镉电池的密封化。1958年Harris提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质,20世纪70年代初期便实现了军用和民用。随后基于环保考虑,研究重点转向蓄电池。镍—镉电池在20世纪初实现商品化以后,在20世纪80年代得到迅速发展。

随着人们环保意识的日益增加,铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制,因此需要寻找新的可代替传统铅酸电池和镍—镉电池的可充电电池。锂离子电池自然成为有力的候选者之一,1990年前后发明了锂离子电池,1991年锂离子电池实现商品化,1995年发明了聚合物锂离子电池(采用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质),1999年开始商品化。

2.动力电池的作用

动力电池的作用是接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的高压直流电,并且为电动汽车提供高压直流电。

动力电池是纯电动汽车的核心部件,也是新能源汽车上价格最高的部件之一。动力电池的性能好坏直接决定了这辆车的实际价值。

应用在电动汽车上的储能技术主要是电化学储能技术,即铅酸、镍氢、锂离子等电池储能技术。作为电动汽车的动力源,动力电池技术是电动汽车的核心技术,更是电气技术与汽车行业的关键结合点,一直制约着电动汽车的发展。近年来,随着电动汽车动力电池技术的研发受到各国能源、交通、电力等部门的重视,电池的多种性能得到了提高,如我国就在锂离子电池技术方面取得了突破性进展。

动力电池一旦失效,车辆就会处于瘫痪状态。动力电池属于高压安全部件,内部机构复杂,工作时需要很苛刻的条件,任何异常因素都将导致动力被切断,因此对动力电池的诊断与测试就需要丰富的动力电池的基础技术知识,对动力电池组的更换更需要专业规范的操作。

3.动力电池的类型

新能源汽车上所使用的动力电池种类繁多,外形差别较大,按其工作性质和使用特征的不同,可分为一次电池、二次电池、储备电池和燃料电池等。其中储备电池和燃料电池属于特殊的一次电池。

(1)一次电池(原电池)

一次电池是放电后不能用充电的方法使它复原的电池。这种类型的电池只能使用一次,放电后电池只能被遗弃。这类电池不能再充电的原因,或是电池反应本身不可逆,或是条件限制使可逆反应很难进行,如锌锰干电池、锌汞电池、银锌电池。

(2)二次电池(蓄电池)

二次电池是放电后可用充电的方法使活性物质复原而能再次放电,且可反复多次循环使用的电池。这类电池实际上是一个化学能量储存装置,用直流电将电池充足,这时电能以化学能的形式储存在电池中,放电时,化学能再转换为电能,如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池等。

(3)储备电池(激活电池)

储备电池是正、负极活性物质和电解液不直接接触,使用前临时注入电解液或用其他方法使电池激活的电池。这类电池的正、负极活性物质化学易变质或自放电,因与电解液的隔离而基本上被排除,从而使电池能长时间储存,如镁银电池、钙热电池、铅高氯酸电池。

(4)燃料电池(连续电池)

燃料电池是只要活性物质连续地注入电池,就能长期不断地进行放电的一类电池。它的特点是电池自身只是一个载体,可以把燃料电池看成是一种需要电能时将反应物从外部送入的一种电池,如氢燃料电池。

需要说明的是,上述分类方法并不意味着某一种电池体系只能分属一次电池、二次电池、储备电池或燃料电池。某一种电池体系可以根据需要设计成不同类型的电池。如锌银电池,可以设计成一次电池,也可以设计成二次电池或储备电池。

目前电动汽车上二次电池的主要类型有铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池。

新能源汽车的“血液”——动力电池知识全面讲解

我们都知道,传统的燃油车由四大部分组成,分别是发动机、底盘、车身与电器。

那么大家知不知道电动汽车由哪几大部分组成呢?

电动汽车的组成细致的分可分成车载动力电池、电池管理系统、电源辅助设施、电动机、控制器、底盘、车身与电器几大部分。也可分为电动机驱动系统、底盘、车身与电器四大系统。

今天我们就首先和大家聊一聊电动汽车里面动力电池的相关知识内容。

01、定义

动力电池,就是为电动汽车提供动力来源的电源(电池)。

02、结构组成

一个汽车的动力由多个电池单体组成。将其进行串联、并联,加上一些诸如控制单元、采集系统、冷却系统等就构成了一个完整的动力电池。

1、电池单体:组成动力电池的最小单元;

2、电池模组:由数个电池单体并联焊接在一起构成;

3、电池单元:由数个电池单体或电池组串联在一起构成;

4、CSC采集系统:每一个电池单内部都有一个CSC信息采集系统,用来监测每个电池单体或电池组的电压、温度等信息;

5、控制单元:电池控制单元(BMU)安装在动力电池内部,用来将电池的电压、电流、温度等信息上报给整车控制器(VCU)并根据VCU的指令完成对动力电池的控制;

6、电池高压分配单元:安装在动力电池总成的正负极输出端,由高压正极继电器、高压负极继电器、预充继电器、电流传感器和预充电阻等组成;

7、冷却系统:对动力电池进行散热,使其处于最佳工作状态。

03、动力电池的分类

目前市面上比较常见的动力电池主要有铅酸电池、镍氢电池、燃料电池、锂电池四种类型。

1、磷酸铁锂电池:

优点:安全性能高、使用寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保等。

缺点:能量密度低,电池制作成本高,成品率低,一致性差。

2、三元锂电池:

优点:能量高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低、重量轻、高温适应性强、绿色环保。

缺点:安全性差、不能大电流放电、价格昂贵、生产要求高、成本高、高低温使用危险大。

3、镍氢电池

优点:放电电流大、能量密度高(续航能力强)、发热量小。

缺点:具有记忆效应,在充放电过程中容易衰减。(过充过放电衰减的更厉害)

4、电容电池

优点:充放电次数多、使用寿命长、环境适应力强。

缺点:能量密度低、续航里程短。

5、燃料电池

优点:能量转化效率高、安装点灵活多样、负荷响应快、过载能力强;

缺点:造价高、氢气储存不便。

对燃料电池做详细划分又有很多种类型,这里就不一一介绍了。下面我们对常见的几种锂电池进行一个简单比较,大家可以看一下:

04、电池的封装

电池封装的样式主要有圆柱形电池、钢壳/铝壳电池与软包装聚合物电池。

05、动力电池的连接

另外,动力电池的连接方式,也主要有焊接、螺接与机械压接三种。

焊接:常见的有激光焊接、超声波焊接与电阻焊。该连接方式电阻小、电能消耗低、电能利用率更高

螺接:用螺丝将相邻的电池进行串并联。该连接方式多用于大型电池上,导电能力更强

机械压接:依靠狭缝式的弹性导电结构,将电池极耳(两极)直接夹持在模具组上。该连接方式后期维护、二次回收利用率高。

06、动力电池的使用禁止事项

1、禁止将动力电池总成浸入水中或用水冲洗;

2、禁止将动力电池总成投入火中、放置在高温环境中或长时间暴晒;

3、禁止将动力电池放置在静电很高或辐射很强的环境中;

4、动力电池正负极严禁反接;

5、禁止对动力电池进行进充电;(现在的充电桩充满后都会自己断电)

6、禁止对动力电池进行敲打、重压、碰撞等;

7、禁止将废弃电池进行私自拆解或随意扔放。

07、动力电池的使用与维护

1、行车前查看仪表盘确认电池系统状态是否正常、有无故障码/图标;

2、行车前检查电池电量(SOC值),大于50%较好,若低于30%,应尽快充电

3、使用的过程中,每周至少进行满充一次;

4、每月至少进行一次满充满放,DM车型可放电至5%,EV车型可放电至15%~20%;

5、长期存放不使用车辆时,应先充电至100%;

6、存放时间超过三个月,必须对电池进行再次充电;

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