新能源汽车技术概论 第四章 电动汽车储能装置
- 格式：pptx
- 大小：7.53 MB
- 文档页数：23
下载文档原格式
合集下载
《新能源汽车技术》教学课件 第4章 混合动力汽车
4.1混合动力汽车的结构
4.1.3混合动力汽车的智能控制系统
发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软 件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它 们连接起来，实现信息共享和统一指挥。
4.1混合动力汽车的结构
实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系 统供电电子装置的指令工作。当混合动力系统关闭或有故 障时，发动机按油门踏板指令工作。
＋
4.1混合动力汽车的结构
通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以 按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在 综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合 动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是 减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
4.1混合动力汽车的结构
4.1混合动力汽车的结构
混合动力汽车常用的动力电池包括飞轮电池、超级电 容、电化学电池和燃料电池等。电池一般是作为混合动力 汽车的辅助能源，只有在汽车起动发动机或电动机辅助驱 动时才使用。
4.1混合动力汽车的结构
1.飞轮电池 飞轮电池是一种以动能方式储能量的机械电池，包括
电机/发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和 真空壳，具有高功率能量比、高功率、长寿命和环境适应 性好。
混合动力汽车
4.1 结构 4.2 分类和工作原理 4.3 普锐斯发动机 4.4 普锐斯底盘 4.5 故障诊断与排除
20世纪90年代以来， 世界各国对改善环保的呼 声日益高涨，各种各样的 电动汽车脱颖而出。但是 电池技术问题阻碍了电动 汽车的应用。现实迫使工 程师们想出了一个两全其 美的办法，开发了一种混 合动力装置的汽车。所谓 混合动力装置就是将电动 机与辅助动力单元组合在 一辆汽车上做驱动力，辅 助动力单元实际上是一台 小型燃料发动机。
【新能源汽车技术】第四章 电动汽车储能装置
超级电容结构
超级电容汽车
上海世博园运行的超级电容客车
本章课程结束
(1)概念 在恒流放电过 程中，蓄电池 的端电压和电 解液相对密度 随时间而变化 的规律。
铅酸蓄电池的工作特性
2.充电特性
(1)概念：
在恒流充电过程中，蓄电 池的端电压与电解液相对 密度随时间而变化的规律。
注意：充电电源必须采用 直流电源，以一定的电流 强度向一只完全放电的蓄 电地进行充电。
常用电动汽车动力电池
铅酸电池
锂离子电池
镍氢电池
超级电容
各种动力电池
4．2铅酸蓄电池
4．2．1 铅酸蓄电池的型号 4．2．2 铅酸蓄电池的工作原理
放电 PbO2 2H 2SO4 Pb 充电
PbSO4 2H2O PbSO4
4．2．3 铅酸蓄电池的构造 4．2．4 铅酸蓄电池的特性
铅酸蓄电池的工作特性
1.放电特性
新能源汽车对动力电池的要求
1 .比能量高。为保证电动汽车的续驶里程，电动汽车的动力电池须尽 可能储存多的能量 ，同时电动汽车的重量不能过大，电池的安装空间 也受整车分布限制，因此动力电池必须有足够的比能量。
2 .比功率大。为满足电动汽车在加速、上坡、负载等行驶条件下的动 力要求，电池必须具备大的比功率。
目前市场主流为：磷酸铁锂电池和三元锂电池 以 LiFeO4为例，其化学反应方程式如下：
常用电动汽车动力电池
锂电池工作原理示意图
4.5 飞轮电池
当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其 动能转换成电能的。飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化 学电池的局限，用物理方法实现储能。
第四章 电动汽车储能装置
4．1 动力电池概述
电动汽车的新型储能装置_超级电容器评介
沿海企业与科技ＣＯＡＳＴＡＬＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥＳＡＮＤＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２００８年第０３期（总第９４期）ＮＯ．０３，２００８（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙＮＯ．９４）电动汽车的新型储能装置———超级电容器评介刘延林［摘要］文章重点介绍超级电容器的结构特点、性能优势、研究进展及应用领域。
以期在倡导建设节约型社会中，使更多的新能源汽车生产厂家，对这一新型储能装置有更深的了解和认识。
［关键词］超级电容器；电动汽车；辅助能源［作者简介］刘延林，国家机动车产品质量监督检验中心（上海），研究方向：新能源汽车检测工程技术，上海，２０１８０５［中图分类号］Ｕ４６９．７２［文献标识码］Ａ［文章编号］１００７－７７２３（２００８）０３－００３４－０００５一、引言超级电容器也称电化学电容器，具有良好的脉冲性能和大容量储能性能，质量轻、循环性能好，是一种新型绿色环保的储能装置，近年来受到科研人员的广泛重视及应用市场的关注。
在现代高科技产业发展领域中，由于大量大型装备配套动力电源系统既要求具备高比能量，又要求电源系统具备高比功率，而就化学电源本身的特性而言，两者很难兼顾。
特别是在需要高功率脉冲输出的场合，常规的化学电源很难满足要求，如军用特种车辆在全天候条件下的快速启动、卫星通讯、爬坡等等。
上述场合现在通常使用铅酸、镉镍等电池产品作为电源时，其比功率往往在１００～３００Ｗ／ｋｇ，不仅笨重、维护复杂而且充电速度低、使用寿命短。
而超级电容器组合的比功率可以达到１５００～５０００Ｗ／ｋｇ。
同时，不含充电电池组的超级电容器组合的比功率更可以达到１５００～１００００Ｗ／ｋｇ，其特性更适于未来艰苦环境工作以及相关电子技术进步对电源系统提出的技术要求。
二、超级电容器的结构虽然，目前全球已有许多家超级电容器生产商可以提供许多种类的超级电容器产品，但大部分产品都是基于一种相似的双电层结构，超级电容器在结构上与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料，如图１所示。
电动汽车技术：储能与电池管理
04
温度控制
在充放电过程中，通过温度调节系统 控制电池温度，确保电池在适宜的温 度范围内工作。
03
锂离子电池技术
锂离子电池工作原理及特点
工作原理
锂离子电池主要依靠锂离子在正负极之间的迁移来实现充放 电过程。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极 ；放电时则相反。
特点
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、环 保等优点。同时，其自放电率低，充放电效率高，适用于电 动汽车等移动设备。
混合动力汽车的储能系统主要包括电池组、能量管理系统、充电控制系统等部分。
工作原理
在行驶过程中，混合动力汽车通过能量管理系统对电池组和内燃机进行协同控制，实现能量的最优分 配。当需要大功率输出时，内燃机和电动机同时工作；在低速或怠速时，则仅由电动机驱动。
混合动力汽车储能技术应用案例
丰田普锐斯
作为全球首款量产的混合动力汽车，丰田普锐斯采用了先进的镍氢电池组和高效的能量管 理系统，实现了低油耗和低排放。
政策法规对产业影响
环保政策推动
国际合作与标准制定
各国政府加大对电动汽车产业的扶持 力度，推动清洁能源和环保技术的发 展，加速电动汽车市场渗透。
加强国际间的合作与交流，共同制定 电动汽车相关技术和安全标准，推动 产业的健康发展。
电池回收和再利用法规
制定电池回收和再利用政策，促进电 池产业的可持续发展，降低电动汽车 的环境影响。
电池状态评估
根据监测数据评估电池的健康 状态（SOH）和荷电状态（ SOC）。
故障诊断与处理
识别电池系统故障，采取相应 措施防止问题扩大。
电池状态监测
实时监测电池电压、电流、温 度等关键参数。
充电与放电控制
新能源汽车技术 第四章
第四章 电动汽车电动机
本章要求: 1.了解电动机的特殊要求 2.了解直流电动机及控制策略 3. 知道永磁电动机及控制策略
4.知道感应电动机及控制策略
5.了解开关磁阻电动机及控制策略
电动汽车驱动电动机比较独特,在负载、技术性 能和工作环境等方面有着特殊的要求:
(１)电动汽车驱动电动机需要有４--５ 倍的过载以满足短 时加速或爬坡的要求 (２)电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度 的４--５ 倍 (３)电动汽车驱动电动机需要根据车型和驾驶员的驾驶习惯 设计 (４)电动汽车驱动电动机要求有高度功率密度 (５)电动汽车驱动电动机要求工作可控性高、稳态精度高、 动态性能好 (６)电动汽车驱动电动机工作在高温、坏天气、及频繁振动 等等恶劣环境下
第一节 直流电动机及控制策略
一、直流电动机调速机构
如图所示为用于直流
电动机速度控制的一象限
直流斩波器，于体积小、
质量轻、效率高、可控制 性好，而且根据所选的加 速度。
三、转速控制
为使电动汽车的直流电动机有较宽的转速控制范围，电
枢控制必须和励磁控制相结合。当电动机转速在零与基速之间
时，励磁电流保持在额定值，采用电枢控制，当电动机转速超
二、感应电动机逆变器
电动汽车驱动中，感应电动机使用的几乎都是专用的 三相电压型ＰＷＭ 逆变器。ＡＲＳ 逆变器的两种三相拓扑 结构如图所示。
三、转速控制
由于感应电动机的直轴和交轴的磁耦合作用，导致它动态 模型的高度非线性，使得感应电动机的控制比直流电动机要复 杂得多。为了实现感应电动机的理想控制。许多新的控制方法 被应用到电动汽车的感应电动机驱动中来。其中较为成功的是。 变压变频(ＶＶＶＦ)控制、磁场定向控制(ＦＯＣ)(也称矢量 控制或解耦控制)、变极控制。感应电动机转速控制的基本方 程为: Ｎ ＝ Ｎｓ(１ － ｓ) ＝６０ｆ/ｐ (１ － ｓ) 式中:Ｎ为电动机转速。Ｎｓ为同步旋转磁场转速，ｓ为滑差 率，ｐ为磁极对数，ｆ为电源频率。
本章要求: 1.了解电动机的特殊要求 2.了解直流电动机及控制策略 3. 知道永磁电动机及控制策略
4.知道感应电动机及控制策略
5.了解开关磁阻电动机及控制策略
电动汽车驱动电动机比较独特,在负载、技术性 能和工作环境等方面有着特殊的要求:
(１)电动汽车驱动电动机需要有４--５ 倍的过载以满足短 时加速或爬坡的要求 (２)电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度 的４--５ 倍 (３)电动汽车驱动电动机需要根据车型和驾驶员的驾驶习惯 设计 (４)电动汽车驱动电动机要求有高度功率密度 (５)电动汽车驱动电动机要求工作可控性高、稳态精度高、 动态性能好 (６)电动汽车驱动电动机工作在高温、坏天气、及频繁振动 等等恶劣环境下
第一节 直流电动机及控制策略
一、直流电动机调速机构
如图所示为用于直流
电动机速度控制的一象限
直流斩波器，于体积小、
质量轻、效率高、可控制 性好，而且根据所选的加 速度。
三、转速控制
为使电动汽车的直流电动机有较宽的转速控制范围，电
枢控制必须和励磁控制相结合。当电动机转速在零与基速之间
时，励磁电流保持在额定值，采用电枢控制，当电动机转速超
二、感应电动机逆变器
电动汽车驱动中，感应电动机使用的几乎都是专用的 三相电压型ＰＷＭ 逆变器。ＡＲＳ 逆变器的两种三相拓扑 结构如图所示。
三、转速控制
由于感应电动机的直轴和交轴的磁耦合作用，导致它动态 模型的高度非线性，使得感应电动机的控制比直流电动机要复 杂得多。为了实现感应电动机的理想控制。许多新的控制方法 被应用到电动汽车的感应电动机驱动中来。其中较为成功的是。 变压变频(ＶＶＶＦ)控制、磁场定向控制(ＦＯＣ)(也称矢量 控制或解耦控制)、变极控制。感应电动机转速控制的基本方 程为: Ｎ ＝ Ｎｓ(１ － ｓ) ＝６０ｆ/ｐ (１ － ｓ) 式中:Ｎ为电动机转速。Ｎｓ为同步旋转磁场转速，ｓ为滑差 率，ｐ为磁极对数，ｆ为电源频率。
新能源汽车概论 任务1 了解新能源汽车储能装置 教学PPT课件
1. 充电方法 （1） 常规充电方法。 ① 恒流充电法。 ② 恒压充电法。 ③ 阶段充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
1. 充电方法 （2） 快速充电方法。 ① 脉冲式充电法。
② ReflexTM快速充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
③ 变电流间歇充电法。
④ 变电压间歇充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
⑤ 变电压、变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
二、 超级电容器
（一） 超级电容器的发展现状
任务一 了解新能源汽车储能装置
任务一 了解新能源汽车储能装置
（二） 超级电容器的优点
1. 功率密度高 2. 充放电循环寿命长 3. 充电时间短 4. 特殊的功率密度和适度能量密度 5. 储存寿命长 6. 工作温度范围宽
任务一 了解新能源汽车储能装置
（三） 飞轮储能器的应用
在电动汽车领域，飞轮储能器非常适合应用于混合动力车辆中。 车辆在正常行驶和制动时，给飞轮电池充电，飞轮电池则在加速或爬坡时，给 车辆提供动力，保证车辆运行在一种平稳、最优的状态下，可减少燃料消耗，降低 空气和噪声污染，延长内燃机的维护周期，延长内燃机的寿命。 美国德克萨斯大学已研制出一种汽车用飞轮电池。电池在车辆需要时，可提供 150kW的功率，能加速满载车辆到100km/h。德国西门子公司也已研制出长1.5m、 宽0.75m的飞轮电池，可提供3MW的功率。
任务一 了解新能源汽车储能装置
（三） 动力蓄电池的基本原理
为了理解电池是怎样把化学能转化为电能的，以经典的丹尼尔原理电池单体化 学反应为例进行介绍。
将Zn（锌）置于ZnSO4（硫酸锌）溶液中，将Cu（铜）置于CuSO4（硫酸铜） 溶液中，并用盐桥或离子膜等方法将两电解质溶液连接。锌单质和溶液中的锌离子 是相互转化的，当单独放置的时候，两者的转化处于平衡状态，没有对外的物质变 化的效果，当将锌溶液和铜溶液相连的时候，锌的化学性质比铜的化学性质更活泼， 在与电解质作用的时候，先与电解质发生氧化反应，被氧化为Zn2+，从而锌一直失 去电子，铜一直得到电子，。
任务一 了解新能源汽车储能装置
1. 充电方法 （2） 快速充电方法。 ① 脉冲式充电法。
② ReflexTM快速充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
③ 变电流间歇充电法。
④ 变电压间歇充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
⑤ 变电压、变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
二、 超级电容器
（一） 超级电容器的发展现状
任务一 了解新能源汽车储能装置
任务一 了解新能源汽车储能装置
（二） 超级电容器的优点
1. 功率密度高 2. 充放电循环寿命长 3. 充电时间短 4. 特殊的功率密度和适度能量密度 5. 储存寿命长 6. 工作温度范围宽
任务一 了解新能源汽车储能装置
（三） 飞轮储能器的应用
在电动汽车领域，飞轮储能器非常适合应用于混合动力车辆中。 车辆在正常行驶和制动时，给飞轮电池充电，飞轮电池则在加速或爬坡时，给 车辆提供动力，保证车辆运行在一种平稳、最优的状态下，可减少燃料消耗，降低 空气和噪声污染，延长内燃机的维护周期，延长内燃机的寿命。 美国德克萨斯大学已研制出一种汽车用飞轮电池。电池在车辆需要时，可提供 150kW的功率，能加速满载车辆到100km/h。德国西门子公司也已研制出长1.5m、 宽0.75m的飞轮电池，可提供3MW的功率。
任务一 了解新能源汽车储能装置
（三） 动力蓄电池的基本原理
为了理解电池是怎样把化学能转化为电能的，以经典的丹尼尔原理电池单体化 学反应为例进行介绍。
将Zn（锌）置于ZnSO4（硫酸锌）溶液中，将Cu（铜）置于CuSO4（硫酸铜） 溶液中，并用盐桥或离子膜等方法将两电解质溶液连接。锌单质和溶液中的锌离子 是相互转化的，当单独放置的时候，两者的转化处于平衡状态，没有对外的物质变 化的效果，当将锌溶液和铜溶液相连的时候，锌的化学性质比铜的化学性质更活泼， 在与电解质作用的时候，先与电解质发生氧化反应，被氧化为Zn2+，从而锌一直失 去电子，铜一直得到电子，。
新能源汽车第4章燃料电池电动汽车认知课件
2024/7/25
4.2.1 燃料电池发电系统
➢ 燃料电池发电系统是用燃料电池模块通过电化学过程 将反应物（燃料和氧化剂）的化学能转化为电能（直 流或交流电）和热能的系统，主要由燃料电池模块、 氢燃料供应与处理系统、氧化剂处理系统、增湿系统 、通风系统、水管理系统、热管理系统、功率调节系 统及自动控制系统等组成。
2024/7/25
4.2 燃料电池
➢ 燃料电池（FC）是一种化学电池，它直接把物质发生化学反 应时释放出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给活 物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂。由于它是把燃料通 过化学反应释放出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池
➢ 根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为质子交换膜燃 料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池 （PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃 料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）等。
➢ （5）低噪声。燃料电池属于静态能量转换装置，除了空气 压缩机和冷却系统以外无其他运动部件，因此与内燃机汽车 相比，运行过程中噪声和震动都较小。
➢ （6）设计方便灵活。燃料电池汽车可以按照X－By－Wire 的思路进行汽车设计，改变传统的汽车设计概念，可以在空 间和重量等问题上进行灵活的配置。
2024/7/25
力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十几倍。 ➢ （3）性能可靠，可用非贵金属作催化剂。 ➢ （4）是燃料电池中生产成本最低的一种电池。 ➢ （5）是技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航
天飞机提供动力和饮用水。用于交通工具，具有一定的发展和 应用前景。 ➢ （6）使用具有腐蚀性的液态电解质，具有一定的危险性和容 易造成环境污染。
4.2.1 燃料电池发电系统
4.2.1 燃料电池发电系统
➢ 燃料电池发电系统是用燃料电池模块通过电化学过程 将反应物（燃料和氧化剂）的化学能转化为电能（直 流或交流电）和热能的系统，主要由燃料电池模块、 氢燃料供应与处理系统、氧化剂处理系统、增湿系统 、通风系统、水管理系统、热管理系统、功率调节系 统及自动控制系统等组成。
2024/7/25
4.2 燃料电池
➢ 燃料电池（FC）是一种化学电池，它直接把物质发生化学反 应时释放出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给活 物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂。由于它是把燃料通 过化学反应释放出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池
➢ 根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为质子交换膜燃 料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池 （PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃 料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）等。
➢ （5）低噪声。燃料电池属于静态能量转换装置，除了空气 压缩机和冷却系统以外无其他运动部件，因此与内燃机汽车 相比，运行过程中噪声和震动都较小。
➢ （6）设计方便灵活。燃料电池汽车可以按照X－By－Wire 的思路进行汽车设计，改变传统的汽车设计概念，可以在空 间和重量等问题上进行灵活的配置。
2024/7/25
力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十几倍。 ➢ （3）性能可靠，可用非贵金属作催化剂。 ➢ （4）是燃料电池中生产成本最低的一种电池。 ➢ （5）是技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航
天飞机提供动力和饮用水。用于交通工具，具有一定的发展和 应用前景。 ➢ （6）使用具有腐蚀性的液态电解质，具有一定的危险性和容 易造成环境污染。
4.2.1 燃料电池发电系统
新能源汽车技术第四章
GTR电力晶体管饱和压降低，载流密度大，但驱动电流也较大。MOSFET驱动
功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了两种器件的 优点，驱动功率小而饱和压降低。
1、绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）
3、IGBT模块
图4-3所示为两单元IGBT功率模块，在模块内部有两个IGBT功率开关。
图4-3 两单元IGBT功率模块
2、智能功率模块（IPM）
1、智能功率模块（IPM）简介
智能功率模块（Intelligent Power Module，IPM）是在IGBT的外围集成了驱 动和诊断电子电路，从而实现驱动和诊断的功能。随着IGBT的工作频率在20kHz的
硬开关及更高的软开关应用中，智能功率模块IPM代替了MOSFET和GTR。
极，如图中的GTR中BE间通过一个小电流，则在CE间有大电流流过，是电流 放大电流的器件。 MOSFET是D（drainage漏极）、G（Gate栅极）、S（source源极）三 个极，如图中的MOSFET中GS间施加一个电压，则在DS间有大电流流过，是 电压放大电流的器件。 IGBT是C（collector集电极)、G （Gate栅极）、E(emitter发射极)三个
高 等 职 业 教 育“十 三五” 规划教 材
新能源汽车技术（第二版）
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
新能源汽车发展史 新能源汽车现状 储能装置 电力电子变换 电动汽车电动机 电动汽车变频器
第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章
电动汽车传动系统 典型纯电动汽车 典型混合动力汽车 氢燃料电池汽车 其他新能源汽车 蓄电池管理系统
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，
新能源汽车技术：第四章【1】纯电动汽车
3)．根据电动汽车加速性能确定电动机功率
a
P
Mgf 3600
ua
CD A 76140
u
3 a
M
3600
du dt ua
新能源汽车技术 第 29 页
1.电动机参数设计
1 1
I w 1 I f ig2i02t
M R2 M R2
式中， 为汽车旋转质量换算系数；I w 为车轮的转动惯量 （kg·m2)；I f 为飞轮的转动惯量（kg·m2)；R 为车轮 半径（m）；ig 为变速箱传动比；i0 为主减速器传动比。 电动汽车电动机的额定功率为
3.纯电动汽车驱动系统布置形式
（1）第一种与传统汽车驱动系统的布置方式一致， 带有变速器和离合器。只是将发动机换成电动机， 属于改造型电动汽车。
这种布置可以提高电动汽车的起动转矩，增加 低速时电动汽车的后备功率。
新能源汽车技术 第 10 页
3.纯电动汽车驱动系统布置形式
（2）第二种取消了离合器和变速器。优点是可 以继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置， 只需要一组电动机和逆变器。 （3）第三种布置方式将电动机装到驱动轴上， 直接由电动机实现变速和差速转换。
新能源汽车技术 第 2 页
1.纯电动汽车分类
1).按用途分类 ➢ （1）纯电动轿车； ➢ （2）电动货车； ➢ （3）电动客车。
2)．按驱动形式分类 ➢ （1）直流电机驱动的电动汽车； ➢ （2）交流电机驱动的电动汽车； ➢ （3）双电机驱动的电动汽车； ➢ （4）双绕组电机电动汽车； ➢ （5）电动轮电动汽车。
n 1000 LW CsVs N
W
式中， L 为续驶里程（km）；Cs 为电动汽车行驶 1km所消耗的能量（kW）；Vs 为单个电池的电容 （A·h）； 为单个电池的电压（V）。 ➢ 从二者中选择较大者确定电池组组数。
列举五种电动汽车的储能装置
列举五种电动汽车的储能装置
电动汽车储能装置是指电动汽车的能量储存设备，它是电动汽车的核心部件，
负责储存电动汽车的能量，以便电动汽车可以正常运行。
目前，市场上有多种电动汽车储能装置，其中最常见的有锂离子电池、铅酸电池、钴酸锂电池、燃料电池和超级电容器。
首先，锂离子电池是目前最常用的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、较低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的缺点是充电速度较慢，而且在高温下容易发生热释电，影响电池的使用寿命。
其次，铅酸电池是一种常见的电动汽车储能装置，它具有较低的成本、较高的
能量密度和较长的使用寿命。
但是，它的缺点是充电速度较慢，而且容易受到温度影响，影响电池的使用寿命。
第三，钴酸锂电池是一种新型的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、
较低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的缺点是充电速度较慢，而且在高温下容易发生热释电，影响电池的使用寿命。
第四，燃料电池是一种新型的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、较
低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的缺点是充电速度较慢，而且在高温下容易发生热释电，影响电池的使用寿命。
最后，超级电容器是一种新型的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、
较低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的优点是充电速度快，而且不受温度影响，可以提高电池的使用寿命。
总之，电动汽车储能装置有多种，每种储能装置都有其优缺点，用户可以根据
自己的需求选择合适的储能装置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
锂离子电池是目前新能源汽车研究的热点，它具备能量密度高、能量 效率高、自放电率小、循环使用寿命长、可实现大电流充放电、无污 染等优点。
铅酸电池
锂离子电池
镍氢电池
超级电容
各种动力电池
4．2铅酸蓄电池
4．2．1 铅酸蓄电池的型号 4．2．2 铅酸蓄电池的工作原理
放电 PbO2 2H 2SO4 Pb 充电
4.5 飞轮电池
飞轮电池中有一个电机，充电时该电机 以电动机形式运转，在外电源的驱动下， 电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电 池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功 能；放电时，电机则以发电机状态运转， 在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械 能(动能)到电能的转换。据称，飞轮电池 比能量可达5KW/Kg ，比功率达20KW/Kg ，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶 500万公里。
超级电容突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作 温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种 。超级电容可以弥补现阶段锂离子电池在功率密度等方面的不足。目 前，它已经应用于军事、新能源汽车以及各种机电设备中。
超级电容
引出电极 多孔化电极 电电解解液液
隔膜
电解液界面
电 解 液
典型的飞轮储能装置由飞轮组件(包括转子、支承 轴承、壳)、电子控制设备(主要是电子电路控制器)、 辅助运行系统等部分组成。（图4-33）
图4-33 飞轮储能装置的结构
4.6 超级电容
超级电容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名电化学电容器 (Electrochemical Capacitors)，双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来 的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。
3 .连续放电率高，自放电率低，电池能够适应快速放电的要求。自放 电率低，以保证电池能够长期存放。
4 .充电技术成熟，时间短，充电技术通用性强。能够实现快速充电。
新能源汽车对动力电池的要求
5 .适应车辆运行环境。电池除能在常温条件下正常稳定地工作，不受 环境温度影响，不需要特殊的加热、保温系统。能够适应电动汽车行 驶过程中的振动。
新能源汽车技术概论
主要参考书1
✓李艳菲 主编 ✓新能源汽车技术概论
机械工业出版社 2019年7月
主要内容
第一章 汽车与能源 第二章 新能源汽车产业发展 第三章 新能源汽车类型 第四章 电动汽车储能装置 第五章 电动汽车驱动电机及控制系统 第六章 纯电动汽车 第七章 燃料电池电动汽车 第八章 混合动力电动汽车 第九章 其他新能源汽车
常用电动汽车动力电池
常用的车用动力电池主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂电池等。 铅酸电池广泛应用于内燃机汽车的低压供电电源，是一种成熟的汽车
电池，但存在比能量低、质量和体积太、续驶里程短、使用寿命短、 污染严重等问题，制约了其在电动汽车上的应用。
镍氢电池因其能量密度高、无镉污染、可大电流快速充放电等优点， 能够满足电动汽车对动力电池的要求，因此镍氢电池目前被成熟地应 用到商业化的电动汽车，如丰田Prius。
PbSO4 2H2O PbSO4
4．2．3 铅酸蓄电池的构造 4．2．4 铅酸蓄电池的特性
铅酸蓄电池的工作特性
1.放电特性
(1)概念 在恒流放电过 程中，蓄电池 酸蓄电池的工作特性
2.充电特性
(1)概念：
在恒流充电过程中，蓄 电池的端电压与电解液 相对密度随时间而变化 的规律。
新能源汽车对动力电池的要求
1 .比能量高。为保证电动汽车的续驶里程，电动汽车的动力电池须尽 可能储存多的能量 ，同时电动汽车的重量不能过大，电池的安装空间 也受整车分布限制，因此动力电池必须有足够的比能量。
2 .比功率大。为满足电动汽车在加速、上坡、负载等行驶条件下的动 力要求，电池必须具备大的比功率。
第四章 电动汽车储能装置
4．1 动力电池概述
4．1．1 电池的种类 4．1．2 化学电池的组成 4．1．3 动力电池的基本术语
1．电池的放电制度 2．电池的容量 3．电池的开路电压 4．电池的内阻 5．电池的工作电压、放电终止电压和放电曲线 6．电池的能量 7．能量密度、电池的功率与功率密度 9．电池的寿命 10．电池的温度特性 11．成本
常用电动汽车动力电池
4.4.锂离子电池
锂离子电池以碳为负极，以含锂的化合物为正极。锂电池的种类繁多 ，常见的有色锂离子电他、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和但聚 合物固体电解质电池等，锂离子电池比能量的理论值为 570Wh/Kg， 它目前达到的性能指标是：比能量为 100Wh/Kg，比功率 200W/Kg， 循环使用寿命为1200次，充电时间 2-4h。
超级电容结构
超级电容汽车
上海世博园运行的超级电容客车
本章课程结束
目前市场主流为：磷酸铁锂电池和三元锂电池 以 LiFeO4为例，其化学反应方程式如下：
常用电动汽车动力电池
锂电池工作原理示意图
4.5 飞轮电池
当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其 动能转换成电能的。飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化
学电池的局限，用物理方法实现储能。
6 .安全可靠。电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳 。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害 。废电池能够回收处理及再生利用，电池中的有害重金属能够集中回 收处理。电池组可采用机械装置进行整体拆解、更换，线路连接方便 。
7 .长寿命、免维护。电池的循环寿命不低于1000次，在使用寿命限定 期间内，不需要进行维护与修理。
注意：充电电源必须采 用直流电源，以一定的 电流强度向一只完全放 电的蓄电地进行充电。
常用电动汽车动力电池
4.3 镍氢（ MH/Ni）电池
镍氢电池具有长期过放电和过充电保护能力，但寿命不如镍镉电池。 镍氢电池已在20世纪90年代逐步实现产业化。
镍氢（ MH/Ni ）电池采用镍的氧化物作为正极，储氢金属作为负极， 电解液通常选用 KOH溶液。由 Ni(OH)2正极材料和储氢合金负极材料 组成电池的反应式：
铅酸电池
锂离子电池
镍氢电池
超级电容
各种动力电池
4．2铅酸蓄电池
4．2．1 铅酸蓄电池的型号 4．2．2 铅酸蓄电池的工作原理
放电 PbO2 2H 2SO4 Pb 充电
4.5 飞轮电池
飞轮电池中有一个电机，充电时该电机 以电动机形式运转，在外电源的驱动下， 电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电 池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功 能；放电时，电机则以发电机状态运转， 在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械 能(动能)到电能的转换。据称，飞轮电池 比能量可达5KW/Kg ，比功率达20KW/Kg ，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶 500万公里。
超级电容突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作 温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种 。超级电容可以弥补现阶段锂离子电池在功率密度等方面的不足。目 前，它已经应用于军事、新能源汽车以及各种机电设备中。
超级电容
引出电极 多孔化电极 电电解解液液
隔膜
电解液界面
电 解 液
典型的飞轮储能装置由飞轮组件(包括转子、支承 轴承、壳)、电子控制设备(主要是电子电路控制器)、 辅助运行系统等部分组成。（图4-33）
图4-33 飞轮储能装置的结构
4.6 超级电容
超级电容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名电化学电容器 (Electrochemical Capacitors)，双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来 的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。
3 .连续放电率高，自放电率低，电池能够适应快速放电的要求。自放 电率低，以保证电池能够长期存放。
4 .充电技术成熟，时间短，充电技术通用性强。能够实现快速充电。
新能源汽车对动力电池的要求
5 .适应车辆运行环境。电池除能在常温条件下正常稳定地工作，不受 环境温度影响，不需要特殊的加热、保温系统。能够适应电动汽车行 驶过程中的振动。
新能源汽车技术概论
主要参考书1
✓李艳菲 主编 ✓新能源汽车技术概论
机械工业出版社 2019年7月
主要内容
第一章 汽车与能源 第二章 新能源汽车产业发展 第三章 新能源汽车类型 第四章 电动汽车储能装置 第五章 电动汽车驱动电机及控制系统 第六章 纯电动汽车 第七章 燃料电池电动汽车 第八章 混合动力电动汽车 第九章 其他新能源汽车
常用电动汽车动力电池
常用的车用动力电池主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂电池等。 铅酸电池广泛应用于内燃机汽车的低压供电电源，是一种成熟的汽车
电池，但存在比能量低、质量和体积太、续驶里程短、使用寿命短、 污染严重等问题，制约了其在电动汽车上的应用。
镍氢电池因其能量密度高、无镉污染、可大电流快速充放电等优点， 能够满足电动汽车对动力电池的要求，因此镍氢电池目前被成熟地应 用到商业化的电动汽车，如丰田Prius。
PbSO4 2H2O PbSO4
4．2．3 铅酸蓄电池的构造 4．2．4 铅酸蓄电池的特性
铅酸蓄电池的工作特性
1.放电特性
(1)概念 在恒流放电过 程中，蓄电池 酸蓄电池的工作特性
2.充电特性
(1)概念：
在恒流充电过程中，蓄 电池的端电压与电解液 相对密度随时间而变化 的规律。
新能源汽车对动力电池的要求
1 .比能量高。为保证电动汽车的续驶里程，电动汽车的动力电池须尽 可能储存多的能量 ，同时电动汽车的重量不能过大，电池的安装空间 也受整车分布限制，因此动力电池必须有足够的比能量。
2 .比功率大。为满足电动汽车在加速、上坡、负载等行驶条件下的动 力要求，电池必须具备大的比功率。
第四章 电动汽车储能装置
4．1 动力电池概述
4．1．1 电池的种类 4．1．2 化学电池的组成 4．1．3 动力电池的基本术语
1．电池的放电制度 2．电池的容量 3．电池的开路电压 4．电池的内阻 5．电池的工作电压、放电终止电压和放电曲线 6．电池的能量 7．能量密度、电池的功率与功率密度 9．电池的寿命 10．电池的温度特性 11．成本
常用电动汽车动力电池
4.4.锂离子电池
锂离子电池以碳为负极，以含锂的化合物为正极。锂电池的种类繁多 ，常见的有色锂离子电他、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和但聚 合物固体电解质电池等，锂离子电池比能量的理论值为 570Wh/Kg， 它目前达到的性能指标是：比能量为 100Wh/Kg，比功率 200W/Kg， 循环使用寿命为1200次，充电时间 2-4h。
超级电容结构
超级电容汽车
上海世博园运行的超级电容客车
本章课程结束
目前市场主流为：磷酸铁锂电池和三元锂电池 以 LiFeO4为例，其化学反应方程式如下：
常用电动汽车动力电池
锂电池工作原理示意图
4.5 飞轮电池
当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其 动能转换成电能的。飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化
学电池的局限，用物理方法实现储能。
6 .安全可靠。电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳 。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害 。废电池能够回收处理及再生利用，电池中的有害重金属能够集中回 收处理。电池组可采用机械装置进行整体拆解、更换，线路连接方便 。
7 .长寿命、免维护。电池的循环寿命不低于1000次，在使用寿命限定 期间内，不需要进行维护与修理。
注意：充电电源必须采 用直流电源，以一定的 电流强度向一只完全放 电的蓄电地进行充电。
常用电动汽车动力电池
4.3 镍氢（ MH/Ni）电池
镍氢电池具有长期过放电和过充电保护能力，但寿命不如镍镉电池。 镍氢电池已在20世纪90年代逐步实现产业化。
镍氢（ MH/Ni ）电池采用镍的氧化物作为正极，储氢金属作为负极， 电解液通常选用 KOH溶液。由 Ni(OH)2正极材料和储氢合金负极材料 组成电池的反应式：