纯电动汽车动力电池(1)

新能源汽车论文新能源汽车动力电池简介及发展趋势(一)新能源汽车动力电池是指供给电动汽车驱动的核心部件，是电动汽车性能的关键所在。

本文将从以下几个方面介绍新能源汽车动力电池的背景、性能、发展趋势等方面。

一、背景介绍新能源汽车动力电池由于其能够降低汽车尾气排放及油耗，以及为环境保护作出的贡献，越来越受到各国政府和消费者的青睐，市场需求日益增加。

因此，在新能源汽车的发展过程中，动力电池的技术研发和产业化已成为了新能源汽车发展的重要一环。

二、性能介绍新能源汽车动力电池的性能通常包括能量密度、功率密度、循环寿命、安全性、成本等方面。

其中，能量密度和功率密度是衡量电池性能的两个重要指标，能量密度指单位体积或质量的电池储存能量的大小，功率密度则表示电池的输出功率，两者关系紧密，高能量密度和功率密度是电动汽车具备高速行驶、快速加速和远程驾驶等方面的基本保障；循环寿命指电池的使用寿命，也是衡量其经济性和环境性能的关键所在；安全性在电动汽车中非常重要，因此，在电池的设计、生产和使用过程中必须考虑切实保障其安全使用；成本则是考虑在市场竞争中保持价格竞争力的重要关键。

三、发展趋势目前，新能源汽车动力电池技术的发展正逐渐趋于成熟，同时，由于国家政策的支持和市场需求的推动，电动汽车已经进入了高速发展的阶段，未来还将继续迈向更具规模和市场化的发展。

在这种背景下，新能源汽车动力电池的发展趋势主要集中在以下几个方面：一是提高电池的能量密度和功率密度，并提高电池安全性和可靠性，使其更加符合市场需求；二是降低电池的成本，尽快实现规模化生产和市场竞争；三是增强电池的可循环性和使用寿命，以更好地满足消费者需求；四是运用先进技术提高电池的性能，如材料和加工技术的创新，以及人工智能和物联网技术的应用等，提高电池性能、增强应用场景和提高充电效率等。

总之，新能源汽车动力电池作为电动汽车性能的最重要组成部分之一，其优秀性能将对电动汽车的推广和应用起到积极的推动作用。

动力电池的分类动力电池是指用于驱动电动车辆的电池，它是电动汽车的重要组成部分。

目前市面上主流的动力电池有三种类型：铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池。

本文将对这三种类型的动力电池进行详细介绍。

一、铅酸蓄电池铅酸蓄电池是最早被应用于车辆上的一种蓄电池，它具有价格低廉、稳定性好、使用寿命长等优点。

但是，铅酸蓄电池也存在不少缺点，如能量密度低、充放电效率低等。

1.1 工作原理铅酸蓄电池的工作原理基于化学反应。

当外部直流电源施加在正负极之间时，正极会产生氧化反应，负极会产生还原反应。

这些反应会释放出化学能，并将其转换为可供使用的直流电能。

1.2 特点（1）价格低廉：铅酸蓄电池价格相对较低，适合经济实惠型车型。

（2）稳定性好：铅酸蓄电池的稳定性较好，不易出现过热、爆炸等问题。

（3）使用寿命长：铅酸蓄电池的使用寿命相对较长，可达到数年之久。

1.3 缺点（1）能量密度低：铅酸蓄电池的能量密度相对较低，无法满足高端车型的需求。

（2）充放电效率低：铅酸蓄电池的充放电效率相对较低，不利于提高车辆续航里程。

二、镍氢电池镍氢电池是一种新型的动力电池，它具有高能量密度、环保、安全性好等特点。

目前已经被广泛应用于混合动力汽车和纯电动汽车中。

2.1 工作原理镍氢电池采用化学反应将化学能转换为可供使用的直流电能。

当外部直流电源施加在正负极之间时，正极会发生氧化反应，负极会发生还原反应。

这些反应会释放出化学能，并将其转换为可供使用的直流电能。

2.2 特点（1）高能量密度：镍氢电池的能量密度相对较高，可以满足高端车型的需求。

（2）环保：镍氢电池不含有重金属等有害物质，符合环保要求。

（3）安全性好：镍氢电池的安全性较好，不易出现过热、爆炸等问题。

2.3 缺点（1）价格较高：镍氢电池价格相对较高，适合高端车型。

（2）使用寿命短：镍氢电池的使用寿命相对较短，需要经常更换。

三、锂离子电池锂离子电池是目前最为流行的动力电池之一，它具有高能量密度、轻便、快速充放电等特点。

电动汽车动力电池的基本构成
电动汽车动力电池是电动汽车的重要组成部分，它是电动汽车的动力来源。

电动汽车动力电池的基本构成包括电池单体、电池模组和电池包。

1. 电池单体
电池单体是电动汽车动力电池的基本组成部分，它是由正极、负极、隔膜和电解质组成的。

电池单体的正极和负极是由锂离子嵌入化合物材料制成，隔膜是由聚合物材料制成，电解质是由有机溶剂和锂盐组成的电解液。

2. 电池模组
电池模组是由多个电池单体组成的，它们通过电池管理系统（BMS）进行控制和管理。

电池模组的设计和制造需要考虑电池单体的连接方式、散热、机械强度和电气性能等因素。

3. 电池包
电池包是由多个电池模组组成的，它们通过电池管理系统进行整体控制和管理。

电池包的设计和制造需要考虑电池模组的连接方式、散热、机械强度和电气性能等因素，同时还需要考虑电池包的安全性和可靠性。

除了上述基本构成部分，电动汽车动力电池还包括电池管理系统（BMS）、充电系统和放电系统等组成部分。

电池管理系统是电动汽车动力电池的核心部分，它负责电池的状态监测、故障诊断、充放电控制和温度管理等功能，保证电池的安全性和可靠性。

充电系统和放电系统则负责电池的充电和放电，保证电动汽车的正常运行。

总之，电动汽车动力电池的基本构成包括电池单体、电池模组和电池包，同时还包括电池管理系统、充电系统和放电系统等组成部分。

这些部分的设计和制造需要考虑多种因素，如电池的性能、安全性、可靠性、成本和环保等因素，以满足电动汽车的使用需求。

电动汽车动力电池的分类
电动汽车动力电池的分类主要基于其化学成分和用途，可以分为以下几类：1.铅酸电池：铅酸电池是最早应用于电动汽车的电池，也是目前仍在使用的电
池之一。

它由铅、二氧化铅、硫酸和水等材料组成，具有成本低、电压稳定、维护简单等优点。

但铅酸电池的能量密度较低，充电速度较慢，且对环境有一定污染。

2.镍镉电池：镍镉电池是一种可充电的二次电池，由镍和镉两种元素组成。

它
具有较高的能量密度和放电率，能够提供较大的电流输出，因此常用于混合动力汽车和纯电动汽车。

但镍镉电池含有重金属元素，对环境有一定影响。

3.锂离子电池：锂离子电池是一种高能量密度、高电压、长寿命的二次电池，
由锂离子在正负极之间移动实现充放电。

锂离子电池具有较高的能量密度、较长的寿命、较低的自放电率、环保等优点，是当前电动汽车电池的主流选择。

4.燃料电池：燃料电池是一种将燃料的化学能通过电化学反应转化为电能的装
置。

它由燃料、氧化剂、电极和电解质等组成，具有高效、环保、高能量密度等优点。

燃料电池的燃料可以是氢气、甲烷、乙醇等，氧化剂可以是氧气、空气等。

以上是电动汽车动力电池的主要分类，不同类型的电池各有其优缺点，选择适合的电池类型需要根据实际需求进行权衡。

简述电动汽车动力电池的分类及各自特点电动汽车动力电池是电动汽车的重要组成部分，它储存和释放电能，为电动汽车提供动力。

根据不同的电化学原理和材料，电动汽车动力电池可以分为铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和固态电池等几种不同类型，每种类型的电池都有其独特的特点和适用场景。

1. 铅酸电池铅酸电池是电动汽车最早采用的动力电池，具有成熟的技术和较低的成本。

它的正极是由氧化铅制成，负极是由纯铅制成，电解液是硫酸溶液。

铅酸电池具有较高的电压稳定性和较低的内阻，能够提供较大的电流输出。

然而，铅酸电池的能量密度较低，重量大，体积大，充电时间长，寿命短，不利于提高电动汽车的续航里程和使用寿命。

2. 镍氢电池镍氢电池是一种比较成熟的动力电池技术，具有较高的能量密度和较长的使用寿命。

它的正极是由氢氧化镍制成，负极是由金属氢化物制成，电解液是氢氧化钾溶液。

镍氢电池具有较高的充放电效率和较低的自放电率，能够在较宽的温度范围内正常工作。

然而，镍氢电池的价格较高，重量较大，容量衰减较快，不利于提高电动汽车的续航里程和使用寿命。

3. 锂离子电池锂离子电池是目前电动汽车主流的动力电池技术，具有较高的能量密度和较长的使用寿命。

它的正极是由氧化钴、氧化锰或氧化镍等材料制成，负极是由石墨或硅负极材料制成，电解液是锂盐溶液。

锂离子电池具有较高的电压稳定性和较低的自放电率，能够提供较大的电流输出。

同时，锂离子电池还具有较小的体积和重量，充电时间短，寿命长的优点。

然而，锂离子电池也存在着充电速度较慢、温度敏感、安全性和环境友好性等方面的挑战。

4. 固态电池固态电池是一种新兴的动力电池技术，具有较高的能量密度和较长的使用寿命。

它的正负极材料都是固态材料，电解质也是固态材料。

固态电池具有较高的充放电效率和较低的自放电率，能够在更宽的温度范围内正常工作。

与传统液态电池相比，固态电池还具有更好的安全性能和更长的循环寿命。

然而，固态电池的制造成本较高，技术难度较大，还需要进一步的研发和改进。

图1 动力电池端子图2.动力电池输出高压电缆绝缘检测方法将绝缘表的正极表笔分别与动力电池输出高压电缆内芯的A、B端子充分连接（图2），负极表笔与动力电池高压电缆外壳体充分连接，测得的绝缘阻值均应大于500 MΩ。

图2 动力电池输出高压电缆端子图图3 电机控制器高压电缆端子图4.电机控制器电缆正极绝缘检测方法将绝缘表的正极表笔与电机控制器高压电缆的正极内芯充分连接，将负极表笔与高压电缆的外壳充分连接（图4），测得的绝缘阻值应大于500 MΩ，如低于500 MΩ则应更换高压电缆。

图4 电机控制器电缆绝缘测量方法5.电机控制器电缆负极绝缘检测方法将绝缘表的正极表笔与电机控制器高压电缆的负极内芯充分连接，将负极表笔与高压电缆的外壳充分连接，测得的绝缘阻值图5 高压控制盒11芯插件各端子定义图8 驱动电机高压电缆接口图6 DC/DC高压线束4芯插件端子图图9 动力电池故障灯图10 动力电池高压断开故障灯A——DC/DC电源正极 B——PTC电源正极 C——压缩机电源正极D——PTC-A组负极 E——充电机电源正极 F——充电机电源负极G——DC/DC电源负极 H——压缩机电源负极 J——PTC-B组负极K——互锁信号线L——空引脚7.DC/DC高压线束4芯插件绝缘检测方法8.快充线束绝缘检测方法将绝缘表的正极表笔分别与快充接口的5、6端子充分连接（图7），负极表笔与车身搭铁充分连接，测得的绝缘阻值应大于500 MΩ，MΩ则判定为绝缘不合格，需要更换快充线束总成。

图7 快充接口端子图(2)以上绝缘阻值都检测合格后仍偶尔提示绝缘故障，请用上位机进行检查或开箱进行动力电池内部高压主板检测。

典型案例2：动力电池断电故障检测故障现象：起动车辆时，仪表板提示动力电池故障（图9）5.检查低压电机与整车控制器的连接如果动力电池负极继电器未吸合，则检查动力电池低压控图11 前舱电器盒动力电池低压供电熔丝位置图12 动力电池低压控制插件端子图图13 动力电池至前机舱电器盒连接插件如果以上测量无12 V电源，则需要测量电源线是否有短路、断路现象。

电动汽车核心技术之动力电池及管理系统（一）——动力电池的主要种类及性能特点引言面对交通能源与环境问题的巨大挑战，以能源多元化、排放洁净化、燃料节约化为主要特征的新能源汽车在全球迅速发展，并成为近年各国政府支持和车企提升品牌形象、争取技术领先的热点和焦点。

然而，尽管北京、上海等地大型汽车展上各种新能源车型频频亮相，但在目前中国实际的销售市场上却难觅新能源汽车的踪影。

来自中国汽车工业协会的统计数据显示，今年一季度中国国内的纯电动汽车销量仅有1830辆，混合动力汽车也只有区区1499辆，二者之和占同期中国汽车总销量的比重为0.069%，还不足千分之一。

然而，这种状况可能很快就有改观，今年6月在商用车领域率先实行以旧换新的刺激消费政策以后，新能源汽车或将快接“第二棒”。

近日，工信部装备工业司司长张相木在全球节能与新能源汽车峰会上表示，《节能与新能源汽车产业发展规划》近期将由国务院发布实施。

该规划将带着一系列产业扶持政策浮出水面，其中包括新能源汽车免征车辆购置税、增值税税率降至13%等。

据以上规划，中国新能源汽车未来的主要战略取向将是纯电动汽车；而当前重点推进的是纯电动车和插电式混合动力车。

在产销规模上，至2015年，中国纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量将达50万辆，到2020年则要超500万辆。

而完成上述目标的主要措施包括：实施技术创新，突破核心零部件研发；加快推广应用和试点示范；建设充电桩和公共充电设施；完善标准体系和准入制度管理等。

在产业格局方面，到2020年，中国将培育形成1至2家新能源汽车产销规模超过100万辆的汽车集团。

迄今为止，中国已在25个城市进行了公共服务领域新能源汽车的示范推广，并在6个城市开展了私人购买新能源车补贴试点工作。

期间，示范推广各类节能与新能源汽车累计已达1.6万辆，其中新能源汽车超过8000辆。

但同时，在市场培育及推广过程中，由于一些配套政策没有跟进，实际推广的数量未达到预期目标。

电动汽车动力电池的基本要求和具体分类
电动汽车动力电池的基本要求是高能量密度、长寿命、较高的充放电效率、安全可靠以及成本合理等。

具体分类如下：
1. 锂离子电池：目前是最常用的动力电池，具有高能量密度、较长寿命、较高的充放电效率和较低的自放电率。

常见的有锂铁磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、三元材料锂离子电池等。

2. 镍氢电池：具有高能量密度和较长寿命，但充放电效率相对较低。

主要用于混合动力和纯电动汽车的中小型车辆。

3. 铅酸电池：具有较低的能量密度和较短的寿命，但成本较低。

主要用于电动公交车和低速电动车等。

4. 固态电池：相较于传统液态电解液，使用固态电解质，具有更高的能量密度、更长的寿命和更好的安全性能。

目前仍处于研发阶段，尚未商业化应用。

5. 金属空气电池：利用金属与氧气反应来产生电能，具有极高的能量密度，但存在反应性不稳定和放电速度较慢等问题。

目前仅在特定场景下应用。

需要注意的是，不同类型的电动汽车可能会使用不同种类的动力电池，具体取决于使用需求、成本效益以及技术发展情况等因素。

电动汽车动力部分结构的原理及维修注意事项(一)作者：暂无来源：《汽车维修与保养》 2017年第11期周晓飞汽车维修工，市青年岗位能手；1998年从事汽车维修行业至今，出版汽车相关图书多部。

一、动力电池1. 三元电池三元电池是以钴酸锂、锰酸锂或镍酸锂等化合物为正极，以可嵌入锂离子的碳材料为负极，使用有机电解质的电池。

动力电池总成安装在车体下部，动力电池的组成部件包括：各模组总成、CSC采集系统、电池控制单元(BMU)、电池高压分配单元(B-BOX)、维修开关等部件。

2. 电池管理系统(BMS)电池管理系统(BMS)能够对动力电池组总电压、总电流、每个测点温度和电池单体的电压参数进行实时监控，并进行故障诊断、剩余电量比(SOC)计算、短路保护、漏电监测、报警显示、充放电模式选择等。

BMS可以将动力电池相关参数上报电动汽车整车控制器(VCU)由VCU控制动力电池的充电和放电功率。

3. 动力电池系统结构(1)电池单体电池单体是直接将化学能转化为电能的基本单元装置，包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子等，并被设计成可充电。

(2)电池模组电池模组是将一个以上的电池单体按照串联、并联或串并联方式组合，且只有一对正负极输出端子，并作为电源使用的组合体，如图1。

(3)电池单元电池单元由数十个电池单体或电池组串联在一起，构成一个电池单元。

由数个电池单元串联在一起，构成动力电池总成。

(4)CSC采集系统每一个电池单元有多个CSC采集系统，以监测其中每个电池单体或电池组单体电压和温度信息。

CSC采集系统将相关信息上报电池控制单元(BMU)并根据BMU的指令执行单体电压均衡。

(5)电池控制单元(BMU)电池控制单元安装于动力电池总成内部，是电池管理系统核心部件，电池控制单元(BMU)将单体电压、电流、温度及整车高压绝缘等信息上报整车控制器(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。

◆文/北京 李玉茂纯电动汽车学习入门(三)——动力电池系统(上)李玉茂 (本刊编委会委员、特约编辑)中国汽车工程学会认证资深工程师、中国汽车工程学会汽车应用与服务分会特聘专家，从事汽车维修工作40余年，在大众车系电控系统故障诊断领域经验丰富。

现任北京市工业技师学院汽车技术应用系顾问，清华大学、北京理工大学师资培训基地汽车专业专家。

(接2021年第8期)一、单体锂电池1.组成与分类单体(Cell)也称电芯，是将化学能转化为电能的最小单元，单体锂电池由正极、负极、电解液、隔膜、外壳等组成，如图1所示。

锂电池按正极所用材料分类，有钴酸锂L i x C o O 2、锰酸锂Li x MnO 2、镍酸锂Li x Ni O 2、磷酸铁锂Li x Fe PO 4、三元锂Li(CoMnNi)O 2。

三元锂是钴、锰、镍按一定比例混合，这些锂化合物材料是晶状体结构材料。

负极材料为石墨，充电后成为锂-碳层间化合物Li X C 6。

液态锂离子电池的正极与负极之间是隔膜和电解液，隔膜只允许锂离子Li+往返通过，阻止电子e-通过，在正负极之间起到绝缘作用。

固态锂离子电池的隔膜、电解液由聚合物电解质膜代替, 聚合物可以是干态，也可以是胶态，目前大部分采用聚合物胶体电解质膜。

2.形状与包装单体电池的形状有方形、圆柱形、板状等，如图2所示。

方形又分方形叠片式、方形卷绕式；圆柱形又分圆柱叠片式、圆柱卷绕式。

包装类型有硬包、软包，硬包使用钢壳、铝壳，软包使用铝塑。

电动车大多采用方形硬包电池，特斯拉采用18650电芯， 18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示圆柱形电池。

笔记本电脑、手机采用板状软包电池。

锂单体电池标称电压3.7V ，一般正常电压范围3.2～4.2V 。

磷酸铁锂单体电池标称电压3.2V ，一般正常电压范围2.7～3.7V 。

比亚迪公司推出磷酸铁锂刀片电池，如图3所示，电芯长度可大于2m，宽度大于10cm，厚度不到2cm，优点：①电池能量密度比传统电池增加1/3以上；②材料成本降低1/4左右；③电池体积小,可为车辆节省空间；④电池重量轻，降低自身重量的能源消耗，续航里程增加。

电动汽车动力电池及电池管理系统充放电实验报告(一)
电动汽车动力电池及电池管理系统充放电实验报告
1. 引言
•背景介绍电动汽车的兴起和对环境的影响
•目的说明本实验的目标和意义
2. 实验设计
•详述本实验的实验设计，包括实验装置和实验步骤
•说明所使用的电动汽车动力电池的型号和性能参数
•说明所使用的电池管理系统的结构和功能
3. 实验结果分析
3.1 充电实验
•列举不同充电模式下电池的充电时间和充电效率
•分析不同充电模式对电池寿命和安全性的影响
3.2 放电实验
•列举不同负载下电池的续航里程和电池损耗情况
•分析不同放电模式对电池性能和稳定性的影响
3.3 电池管理系统的作用
•探讨电池管理系统在充放电过程中的性能表现和优势
•分析电池管理系统对电池寿命和安全性的影响
4. 结论
•总结实验结果，总结电动汽车动力电池充放电的影响因素和优化策略
•强调电池管理系统在电动汽车动力电池中的重要性和必要性
5. 参考文献
•引用相关的研究论文和资料
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