第4章动力电池系统
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摘要铅酸动力蓄电池至今已有一百多年的历史,以动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程,它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。
目前,电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟,而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求,有一些理论和技术问题还有待攻关,现已成为影响电动交通工具发展的瓶颈。
自铅酸蓄电池问世以来,由于各种技术条件的限制,所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律,使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象,充电效率低。
电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同,它以较长时间中等电流持续放电为主,间或以大电流放电,用于起动、加速或爬坡。
一般来说,电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。
因此,对电动车用动力蓄电池的充电提出了不同于常规电池的要求,它必须对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。
本文介绍了铅酸动力电池的充电系统是可以随着电池电量的变化而改变系统的充电方法,本系统通过几个简单的电路组合来实现了这个充电方法,其中没有复杂的元器件,节约了制造成本,有很强的实用价值。
关键词:铅酸动力电池,充电系统,开关电源AbstractThe storage battery has already had the history of more than 100 years up to now. Electric cars, with power storage cells as their energies, are considered as a green project in the 21st century, whose appearance has led the automobile industry into a brand-new domain. At present, three parts of the core assemblies, including the electric motors, controllers and bodyworks, have been mature both in the theory and the technology, but other two major ones such as storage cells and chargers cannot satisfy the requirement of electric cars. Especially, there are some theoretical and technical problems to solve, which has become the bottleneck to the development of electric transportation vehicles.Since lead-acid battery being published, as a result of each kind of engineering factor limit, has used the charge method has not been able to comply with the battery internal physical chemistry rule, makes the entire charging-up to have the serious surcharge and to analyze was mad and so on the phenomena, the charge efficiency is low. The electric car also differs from with the power accumulator cell and the common accumulator cell, it discharges continually by the long time medium electric current primarily, once in a while by the big electric current electric discharge, uses in starting, the acceleration or the hill climbing. Generally speaking, the electric car works with the accumulator cell in the depth charging and discharging active status. Therefore, proposed to the electric car with the power accumulator cell charge is different in the conventional battery request, it must affect small as well as the fill electricity judgment accurate characteristic to the accumulator cell service life.This article introduces the charging system of the plumbous-acid power battery. The charging system is a charging method that can change the system along with the change of battery capacity. The system in this article can realize this charging method by combining several simple electric circuits but includes no complex components, saving the production cost and having an important practical value.Key words:Plumbous acid power battery,Charge system,Switch power目录第一章 前言 (1)1.1 铅酸动力电池的发展历史 (1)1.2 研究铅酸动力电池的背景及意义 (2)1.3 铅酸动力电池充电系统的设计任务与要求 (4)第二章 总体设计方案的选择 (5)2.1概述 (5)2.2铅酸动力电池 (8)2.3 KA1M0880B (12)2.4 LM358双运算放大器 (15)2.5 TL431 (17)第三章 设计步骤 (18)3.1 总体介绍 (18)3.2 具体设计步骤和参数计算 (18)3.2 系统工作流程 (30)第四章 设计总结与展望 (31)4.1 结论 (31)4.2 对进一步研究的展望 (31)参考文献 (33)致 谢 (34)附 录 (35)第一章 前 言1.1 铅酸动力电池的发展历史铅酸蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的,至今已有一百多年的历史。
动力电池系统成组分析动力电池组成组方式包括串联、并联与混联,不同的成组方式可以满足不同的用电需求。
动力电池单体串联成组可以满足高工作电压的需求,并联成组可以满足大容量的需求,包含串联和并联的混联方式可以同时兼顾新能源汽车高电压和高容量的双重需求。
然而,因制作材料、工艺参数等因素的影响,动力电池单体出厂时便在容量、内阻等方面存在一定差异,成组使用后由于使用条件、应用工况、成组方式以及管理方法等的差异会进一步扩大其不一致性,在充放电末期呈现显著的“扫帚”效应,从而进一步影响动力电池系统的充放电性能。
5.1.1 动力电池组的“扫帚”现象动力电池充放电末期的强极化非线性会引起动力电池组的“扫帚”效应,如图5-1所示,即充放电末期动力电池单体间的不一致性会显著增大,即充放电“帚颈”之前具有良好的一致性,超过“帚颈”截止阈值后一致性会显著恶化。
图5-1 动力电池“扫帚”效应:a)不同动力电池单体放电末期“扫帚”效应曲线b)不同动力电池单体充电末期“扫帚”效应曲线动力电池单体间的不一致性严重制约动力电池组的能量/容量利用率,也会加速电池老化。
为此,北京理工大学孙逢春院士团队提出了充/放电至“帚颈”的截止阈值判定和控制规则。
通过实验确定同批次动力电池单体及其系统不一致性分布规律,尤其是在充放电末期根据电压变化与容量的映射关系,建立“帚颈”判断规则,完善动力电池充放电控制策略,提高动力电池系统工作中的一致性和能量利用率,从而降低动力电池单体过充电和过放电的风险。
5.1.2 串联与并联动力电池组串联和并联成组是动力电池组中最基本的模组单元,不同的成组方式会导致不一致性产生不同的蔓延趋势。
图5-2a所示为“4串”动力电池组拓扑图,由4个动力电池单体串联组成;图5-2b所示为“2并”动力电池组拓扑图,由2个动力电池单体并联组成。
动力电池单体不一致性对串联、并联动力电池组性能的影响,主要表现在以下两个方面:图5-2 串联与并联动力电池组拓扑图a)4串动力电池组b)2并动力电池组1.容量不一致串联动力电池组进行充放电时,流经各动力电池单体的电流相同,容量小的单体将先充满或放光,动力电池组将停止充放电以防止过充电或者过放电的安全隐患。
动力电池热管理系统组成原理1. 引言1.1 概述动力电池热管理系统是新能源汽车领域非常重要的一个组成部分。
随着电动汽车的普及和应用范围的扩大,动力电池在长时间工作过程中会产生大量的热量,如果不进行有效的热管理,将严重影响动力电池组的性能、寿命和安全。
因此,动力电池热管理系统就应运而生。
其主要功能是通过监测动力电池组各个温度点的温度变化情况,并根据实时数据与设定阈值进行比较来控制冷却系统和加热系统工作,以保持动力电池组在合适的温度范围内工作。
本文将介绍动力电池热管理系统的主要组成部分以及原理,希望通过深入了解该系统可以更好地认识其重要性,并为未来的应用展望提供一定参考。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分。
首先,在引言部分介绍了文章对于动力电池热管理系统概述及其重要性;接下来,在第二部分中详细阐述了该系统的主要组成部分;第三部分将深入探讨动力电池热管理系统的工作原理;在第四部分中,我们将通过实例案例进行具体分析,并对未来该系统的应用进行展望;最后,在结论部分对本文的主要观点进行总结并强调了动力电池热管理系统的重要性。
1.3 目的本文旨在介绍和解释动力电池热管理系统的组成和原理。
通过对该系统的深入了解,读者可以更好地认识到该系统在新能源汽车行业中的关键作用,并了解其对于保障动力电池组性能、寿命和安全方面所起到的重要作用。
同时,本文还将展望该系统未来发展方向及其在新能源汽车领域中可能具有的广泛应用前景。
以上为“1. 引言”部分内容。
2. 动力电池热管理系统组成2.1 系统概述动力电池热管理系统是一种用于控制和调节电池温度的系统,在电动汽车和混合动力汽车中起着至关重要的作用。
其主要目标是保持电池在一个适宜的工作温度范围内,以提高电池性能、延长寿命并确保安全可靠。
2.2 温度传感器与控制单元为了实现对动力电池温度的监测和控制,热管理系统通常配备了多个温度传感器以测量电池组各个部分的温度。
这些温度传感器可安装在电池组内部或外部,通过收集实时温度数据来帮助系统进行调节。