轿车动力电池 篇1

当时在运用和正在研讨开发的电动轿车动力电池首要有:燃料电池、太阳能电池、化学蓄电池和超级电容电池。

 

燃料电池——电动轿车电池的终极处理计划

 

1.特色

 

燃料电池具有高效、洁净、兼容可再生动力技能等长处, 作业安静, 起动敏捷, 比功率大, 输出功率可随时调整。与其他电动轿车如二次电池 (充电电池) 为动力的纯电动轿车及混合动力轿车比较, 燃料电池轿车具有续航路程长、动力功用高等长处。所用燃料包括纯氢气、甲醇、乙醇、天然气以及汽油。以纯氢气为燃料时能够完结零排放, 燃料补偿敏捷, 不阅历热机进程, 不受热力循环约束, 因而能量的转化功率高, 是一般内燃机热功率的2~3倍。

 

2.现状及展望

 

初期的车用燃料电池技能仅限于满意轿车动力要求, 依据商业化的预期, 其本钱、寿数与氢源问题逐渐被注重。将燃料电池作为轿车的动力, 已被公以为是远期的必定趋势。但在短期内, 燃料电池轿车在价格上难以与其他轿车竞赛。现在燃料电池研讨与开发会集在电解质膜、电极、燃料、体系结构等四个方面, 加速固体氧化物燃料电池开展必定是国际动力开展的总趋势。全球来看, 燃料电池轿车还处于完结商业化的推进阶段, 处理来自于寿数、本钱与氢源的三大应战是现在研制立异的要害。

 

太阳能电池——最清洁的可再生动力

 

1.特色

 

太阳能清洁无污染且易获取, 但太阳能具有地域性、季节性和时域性等特色, 一同太阳能电池能量密度小、转化功率低 (20%) 及本钱高, 导致太阳能电池在轿车上还不能广泛运用。太阳能电池作为榜首驱动力驱动轿车, 现在首要用在太阳能赛车和短距离电瓶车上。太阳能轿车功率普遍较小, 续航路程短 (最大为200km) , 承重才干低。

 

2.现状与展望

 

现在, 太阳能在轿车上的运用技能首要会集在两个方面:一是作为驱动力, 二是作为轿车辅佐设备的动力。未来开展方向是作为电动轿车的辅佐动力。

 

化学蓄电池——运用最多的动力电池

 

纵观电动轿车动力电池的整个开展进程, 化学蓄电池是产生巨大影响并商业化运用到现在, 也是现在电动轿车运用最多的动力电池。首要有铅酸电池、镍金属电池和锂离子电池。

 

1.铅酸电池

 

铅酸电池最早用作内燃机轿车的起动动力源, 后经过开展成为电动轿车蓄电池。因为技能老练、价格廉价, 它是现在在轿车范畴运用最为广泛的电池。铅酸电池具有牢靠性好、原资料易得、价格廉价等长处, 比功率也底子上能满意电动轿车的动力性要求。但它有两大缺点:一是比能量低, 一次充电行进路程较短;另一个是运用寿数短, 运用本钱过高。

 

近期铅酸电池仍将作为动力源运用于旅游观光车、电动叉车或一些短行程的公交车上。运用于电动轿车的新一代阀控式密封铅酸蓄电池不需维护, 答应深度放电, 可循环运用。但因为金属铅的高密度, 仍存在比能量和比功率低的丧命弱点, 在轻度混合动力轿车中有运用远景, 但不适于重度混合轿车或纯电动轿车。近期正在开发的电动轿车用先进铅酸电池首要有:水平铅酸电池、双极密封铅酸电池和卷式电极铅酸电池等。

 

2.镍金属电池

 

现在在电动轿车上运用的镍金属电池首要有镍镉电池和镍氢电池。与铅酸电池比较, 镍镉电池在比能量、比功率和运用寿数方面都占有必定的优势, 且能够快速充电。可是镍镉电池因为镉的污染, 现在许多发达国家都已约束开展和运用。镍氢电池则是一种绿色镍金属电池, 和同体积的镍镉电池比较, 容量添加一倍, 充放电循环寿数也较长, 而且无回忆效应, 适宜电动轿车运用。镍氢电池已被列为近期和中期电动轿车首选动力电池, 但还存在价格高, 均匀性较差, 特别是在高速率、深放电状况下, 电池之间的容量和电压差较大, 自放电率较高, 功用水平缓实践要求还有距离等问题, 这些都影响镍氢电池在电动轿车上的广泛运用。

 

3.锂离子电池

 

锂电池最早呈现于1958年, 20世纪70年代进入有用化, 80年代趋向研讨锂离子电池, 90年代后出产出的高容量可充电电池, 比镍氢电池能存储更多的能量, 比能量大、循环寿数长、自放电率小、无回忆效应和环境污染, 是当今各国能量存储技能研讨的热点, 首要环绕大容量、长寿数和安全性三方面进行研讨。

 

现在在电动轿车中运用较多的锂离子电池是磷酸铁锂电池, 因为热安稳性和安全性较好, 价格相对廉价, 使其成为小型电动轿车和插电式混合动力轿车动力电池的首选, 但不适宜大型纯电动轿车, 相对而言, 钴酸锂和锰酸锂电池等在大型电动轿车上更具优势。现在, 锂离子电池以小容量、低功率电池为主, 大容量、高功率的锂离子电池还在进一步试产及试运转阶段。

 

锂离子电池许多运用于电动轿车依然存在问题, 首要是因为多种功用的约束, 包括锂离子电池的安全性、循环寿数、本钱、作业温度和资料供应。此外, 电池组的电池办理体系中一些技能的不老练, 如均衡充电技能, 也是锂离子电池没有在电动轿车中广泛运用的重要原因之一。

 

4.三种化学蓄电池的比较

 

铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池 (锂离子电池和锂聚合物电池) 的底子功用比较如下图所示。从图中能够看出, 这几种电池技能没有一种能够占有多个方面功用的优势方位。其间锂离子电池和锂聚合物电池除在价格和安全性方面处于劣势以外, 其他方面均处于必定抢先方位, 在未来有进一步研制和大规划运用的远景。

 

5.远景展望

 

铅酸电池的价格优势使其在轻度混合或许近距离行进的电动轿车中仍占一席之地;镍氢电池是电动轿车过渡阶段运用的电池, 但在近期和中期依然是非常要害的动力电池之一;锂离子电池现在在电动轿车中占有侧重要方位, 将成为未来电动轿车电池最具远景的主流之一。价格和大功率锂离子电池的安全性是锂离子电池的最首要缺点。

 

超级电容电池——电池工业的革命性腾跃

 

1.特色

 

超级电容器具有循环寿数长、杰出的功率密度、能量运用率高、充电速度快、可承受大电流、低阻抗、运用温度规模宽 (–40~70℃) 、非常高的能量收回率等长处。在电动轿车中超级电容器有三种运用途径:以超级电容器作为专一电源的纯电动公交车;以超级电容器和其他储能电池一同作为纯电动轿车的动力源;以超级电容器和其他燃油作为混合动力轿车的动力源。在近期的研制中, 超级电容器要着手处理两大要害性问题:能量密度偏低的均压问题。

 

2.现状与展望

 

现在国内选用超级电容器的一些公共轿车的试运转都取得了很好的效果。以超级电容器为动力的电动轿车, 一次充电行进路程可达20km, 充电时刻12~15min (最短可达3~5min) 。就现在的技能来看, 超级电容器一次充电行进路程短, 作为专一电源的纯电动公交车在短时期内还不能广泛运用。依据超级电容器储能设备自身的特色, 它愈加适用于复合动力轿车和混合电动轿车技能中。此外, 因为优良的低温特性, 其运用在北方气候寒冷区域将是一个好的挑选。

 

3.新式电容电池

 

近期国内相关企业已成功研制了几种新式电容电池:

 

(1) 混合型水系锂离子电容器该新式电容器的充放电进程只触及一种离子在两电极间的搬运, 作业原理相似于锂离子电池, 因而也叫“摇椅式电容器”。该混合型电容器具有大功率、安全、低本钱和无环境污染的特色, 是电动轿车的抱负动力电池。

 

(2) 稀土电容电池这种非对称性大动力稀土电容电池各项方针均已超越国家2015年的动力电池开展规划, 在新动力动力电池研制范畴取得了新打破。实践试运转显现, 大型客车充电一次现已能接连行进300k m以上, 小轿车试验单次充电可行进800k m, 并经各项数据的测验, 电池容量未呈现一般镍氢、锂电池的衰减现象, 续驶路程底子没有削减。在试验室–20℃温度下测验, 电池能够正常供电。此外, 该电容电池制作本钱仅有锂电池的一半, 在经济性以及安全性上也有极大优势, 并现已着手商场化运作。

 

(3) 纳米碳纤维电容电池活性纳米碳纤维自身有量子尺度效应、小尺度效应、外表效应和宏观量子隧道效应。它有极大的比外表积、极高的活性和孔隙率、散热功率高、分散速率大, 即便经过很大的电流, 也只要很小的电流密度。因而, 由其制作的正、负极板能够经过很大的充放电电流, 而不产生热效应, 然后大大缩短充电时刻。此电池选用物理办法大电流快速充电, 选用化学办法长时刻小电流、低电压慢速放电, 两者结合, 恰到好处, 是未来电动轿车动力电池极有潜力的电池产品。

 

结语

 

综上所述, 燃料电池为电动轿车电池的终极处理计划, 但在电动轿车上的商业运用远景是远期的;化学蓄电池中的锂离子电池现在在电动轿车中占有侧重要方位, 已激起全球规模内的研制热潮, 将成为未来电动轿车电池最具远景的主流之一;太阳能电池成为榜首驱动力的或许性不大, 将作为电动轿车的辅佐动力;超级电容器现在作为近距离固定道路的电动轿车动力较为适宜, 作为辅佐电源与其他电池组合运用具有必定远景;最新研制成功的新式电容电池的呈现, 困扰国际新动力轿车开展的动力电池瓶颈有望被彻底打破, 是未来电动轿车动力电池极有潜力、最具远景的电池产品。新式超级电容电池的不断开发成功, 将是全球电池工业的又一次革命性腾跃。

 

轿车动力电池 篇2

各位业界的专家、同仁咱们上午好，非常感谢咱们咱们这么早来参与这个论坛。我是来自杭州捷能科技有限公司的陈敏，我今日跟咱们一同共享沟通的内容是关于动力电车体系的电衔接技能道路，评论这个标题比较大，可是我会在后边缩小一点。我今日的一个方向内容首要分为四个部分，上面三个部分是技能相关的，最后一个部分大约介绍一下咱们公司的状况，咱们直接进入正题。

 

咱们来看看动力电池体系电衔接的概念，什么是动力电池电衔接，包括了哪些内容，在规划的时分需求注重哪些？从广义上来讲，电衔接不是一个新东西，只是前面加了一个前缀，所以它就变成了一个看起来比较专业的东西。电衔接从广义上来讲是电器产品中一切电器回路的调集。从狭义来讲，是指产品内部不同导体衔接起来的衔接办法；在动力电池体系中，从广义上来讲包括的内容比较多，今日介绍的话，我会评论比较多是狭义上的这一块。

 

在规划的时分咱们注重哪些当地？既然是电衔接，必定对过电流才干是一个底子的要求，而电衔接是动力电池体系中很重要的一环，需求高安全、高牢靠性的，所以咱们对它的牢靠性和安全性是比较注重的；咱们再来看一下电衔接在动力电池体系有什么样的定位，这页PPT学习了一位老领导的图片。电衔接在动力电池体系中有一个什么样的方位？咱们要做一个安全、牢靠、耐用的动力电池体系，其间一块便是硬件根底，硬件根底是咱们规划出来的，首要咱们要有一个强健体魄，要有一个长寿基因，还有一个智慧的大脑。在前面的成组中，电衔接在强健的体魄里边发挥的效果相当于一个人体的神经网络和血管网络的效果，这是一个非常重要的部件。这是从技能层面来讲，咱们所说的重要性没有必要用一些事故多危险来阐明；咱们说一些高兴，一个是技能层面很重要。还有一个从本钱层面的占比，电衔接在动力体系中，从规划端、工艺端、设备投入端本钱占比很大。物料本钱将近占了50%，当然咱们把电芯在外；从工艺难度和节拍来讲，电衔接占比非常高，将近占到50%，而在设备投入是一个非常大的一块。假如是动力电池企业或许PACK企业做这一快，优先要做的便是电衔接要害工位，在设备投入占了80%。咱们方才讲了电衔接在动力电池体系的重要性，再来看看它的表现办法是什么样？表现在哪些当地？它其实贯穿了PACK中非常多内容，以多箱PACK体系来看，在PACK层级，有高压和低压，还有一些电器材。在高压箱的层级就更多，这块触及到一个安规，电气件的选型等。所以在整个体系中它是无处不在，是一种很要害的衔接办法。单个电箱的体系呢？相对来说比多箱体系简略一点点，可是也是比较多的内容，它有两条道路-高压衔接和低压衔接；，有模组等级、模组和模组之间、模组和体系之间。

 

咱们方才讲了动力电池体系电衔接的表明办法，我今日首要介绍电衔接的概念和技能道路；在规划的时分榜首要满意过流才干，第二怎样做到安全、牢靠。当然触及到安全牢靠的就比较多，我就不逐个介绍。介绍下狭义上的电衔接规划安全要素，咱们知道在电衔接规划的时分，在做安全牢靠性规划时，一个很注重的便是怎样去维护电池，在电衔接方位咱们怎样去做到维护电池，因为电衔接之后是要衔接牢靠，一同它是一些机械衔接，在安装的进程中很或许对一些器材产生损害，在这个进程中咱们要怎样维护电池，是一个很重要的点。举个比如，咱们能够看一下，这是一个方型模组输出的规划计划，两种规划其实单纯从过流来讲都能够满意，可是从安全性、牢靠性来讲是有区其他。就前面来讲，前面这个对电芯受伤的损害较小，后边一个比较大。这是安全的一些规划要素

 

今日首要介绍狭义上，广义上我只是大约介绍一下，在看看部件的规划，咱们规划Busbar，假如在座有比较多做PACK的话比较了解，在做Busbar规划的时分，首要一个要害的要素便是过流才干，咱们怎样去判别？它很重要的一个点便是温升，假如咱们单纯是说宽多少，厚多少一层，截面积多少，再查一个表，一个电流值出来了，这是比较简略的一种办法。实践在运用的进程中不是单独存在的问题，这是在规划进程中需求注重的。

 

当然，咱们方才说的机械方面牢靠性、安全性咱们在规划的时分怎样去避免对薄弱结构的损害，在Busbar的规划时分就需求考虑这些东西，还有一些咱们的焊接区域。其实焊接区域很重要，咱们能够看到这张图，电流密度跟磁场很相似，咱们衔接的部位在哪个当地，这也是比较有考究的当地。再有便是零件级，咱们对凹凸压线束有什么要求？在选型进程中，导体的过流有相应的依据可寻，这相对来说简略些，其他温度对过流才干是有很大影响的。在温度不同的时分，有一个降额的要素在里边。咱们在制作里边，对加工进程有一些加工的要求，例如：压接的办法和可承受度。

 

动力电池体系的里边凹凸压衔接器也有一些要求，其实在座也有许多上下游的企业，咱们对低压有了一些要求，咱们对高压也有比较多的要求。因为这一块高压、低压衔接器做得仍是老练，咱们注重点当然有一些安全性，从机械方面的结构，例如：二次锁紧结构等，但这些都现已做得比较老练，咱们首要注重仍是衔接器温升状况。其实这个判定点，温升多少适宜？这是咱们比较注重的点，当然这是有相应的规范，现在一些测验陈述上面底子表现比较多便是一个规模值。

 

还有一个便是在高压箱层级，对电气选型是一个比较要害的部位，咱们怎样去选型？咱们安置的时分有一些合理的安置，当然在咱们的两本书里边有相应的介绍，我在这里就不讲得比较具体。

 

从上面来讲，咱们首要是讲动力电池体系，电衔接的一些组成，动力电池里边有哪些内容，这都讲得比较广泛。下面讲动力电池体系电衔接道路，咱们看一个开展趋势，从2007年榜首辆商用的尼桑开端，到现在正好10年，它的开展趋势很显着，咱们能够看一下，在电芯层级便是资料更新比较快，可是从衔接办法和组成办法仍是比较挨近的，当然也有一些开展，比如多极卷绕。PACK其实曾经也是，本来的衔接办法或许是快插，锁螺栓等，现在也是相似的；而一些跨界技能的运用，首要会集在模组这个层级曾经，咱们看到的一些技能底子都是拧螺栓（咱们对焊接技能和一些拧螺栓快拆技能的剖析，鄙人面会有一个实例）。现在比较多的是一些高安全性，低内阻的焊接衔接办法运用比较多，它的一些办法和衔接办法开展得比较快，这是在头几年的。其完结在咱们来看，本来都是高压衔接开展比较快，其实在本年、上一年这两年，在低压衔接这一块，现在的开展趋势也是非常快的，今日我就没有具体地讲这一块，新式的低压衔接办法或许对后边的成组办法会产生很大的影响。

 

咱们方才看到模组等级的改变是最大的，在哪些改变最大？首要在衔接。不光是电衔接，仍是机械衔接，它的开展趋势和开展的方向是最大的，咱们所说的技能道路也是针对模组层级，因为现在在国内来讲，仍是全球来讲，现在能完结主动化或许全主动化，会集在模组层级，在体系层级现在仍是半主动居多，所以底子上从这一块的开展是比较注重的要点。不管是动力电池企业仍是PACK企业，假如想做这一块，怎样去考虑技能道路，这是一个很要害的要素。咱们先看一下方型电芯的衔接道路，首要有三种，从焊接办法来讲首要便是两种，或许接触比较多便是激光焊接，各位用得熟比较多，可是激光焊接也有两种，一种是穿透焊，一种是缝焊，这张图片看到的是激光焊接，其实在高压衔接的时分，现在也有一些超声波衔接的运用。

 

因为出于时刻的考虑，我就没有逐个地讲。在这个里边大约能够讲解一下，咱们做模组的焊接，咱们在规划端怎样考虑？咱们考虑到后期的工艺难度和设备的，你激光焊接的功率越大，你的投入就越大。在一块的时分，咱们需求在规划端、工艺端、设备出资端都需求考虑。低压的话，因为不管是方型模组仍是其他类型都有点相似，我就没有逐个列出来。其实方型模组有一个很重要的原因，输出极比较照较简略，便是双铝极柱的运用，当然还有少量铜铝的，在外面模组层级的衔接要更多地考虑。软包电芯能量比较高，还有一个便是灵活性比较大，把一部分PACK搬运到模组层级，咱们看软包电芯的模组是比较杂乱的办法，咱们要考虑咱们铜铝怎样转接？你是在电芯等级转接仍是在Busbar转接？现在一般用的金属转接，大部分用得仍是超声焊接，是一个冷衔接。他焊接的时分其实没有到达金属资料的熔点，所以牢靠性怎样样，这块其完结在没有非常威望的数据。咱们都是这么干，特别是这种国外的，乃至在电芯等级，也有运用；前次跟一位老前辈谈天的时分，他们也说到，这种办法假如在大电流的状况下，必定时刻会产生一些改变的，是比较显着的。可是也没有数据支撑现在这块不靠谱，咱们仍是这么用。究竟怎样样？这应该是后边探讨的办法，假如在座有一些这方面的专家，咱们欢迎咱们一同来沟通这块的内容。

 

咱们在向下面介绍。激光焊接也有不同，有折弯平焊、顶缝焊、竖直平焊。你顶缝焊的时分Busbar必定是很薄，在出产焊接的时分，这个当地或许焊接对设备要求会弱一点，可是工艺难度是非常高的，每一条技能道路都有从规划端、工艺端、设备端有一些需求去考虑的，当然工艺道路没有好坏之分，只要咱们适不适宜，就跟特斯拉相同，它挑选一条全新的道路，假如它吃透了也是一个全新的亮点。

 

圆柱电芯的电衔接办法，咱们看得比较多，一个便是比较传统的，运用得很老练的电阻焊，它有两种办法：一种是尖针焊，一种是凸点焊，现在也有比较多的运用，还有一种是新式的铝丝健合焊接，这三种都有运用。他们之间不同的焊接办法，也有比较多的不同，比如说尖针焊对设备的要求高，它需求去磨针，而对汇流排的规划要求相对来说低些；凸点焊接对设备要求低些，但对汇流排的规划又会高些，需求有凸点的规划。

 

咱们看上面的几种道路，这是现有的，不扫除一些新技能的运用。低压这一块其实比较多的，下面这个是比较传统的，从刚开端也不能说传统的，其实在前几年的时分，他们仍是拧螺栓的办法居多，可是就这两块来讲，这是运用比较老练，可是这上面的运用其实许多应战，现在FPC的运用，咱们在衔接的时分需求留意什么？实践上现在FPC因为比较薄，没有办法用软线，所以对它提出许多要求，特别是在温度采样，咱们比较常见的软线相连的很难习惯，这就需求一些新技能的运用，这块我也是借用了前次一个专家讲的一些图片。这块和这一块，这上面的运用或许对咱们未来两三年的影响非常大。上面首要是这几块的内容，几种技能道路，里边具体有什么内容？因为时刻的关系，我就不逐个去剖析，时刻太长。我就剖析一种软包电芯，咱们做技能道路怎样挑选？软包方才看到也有四种衔接道路，咱们在这里跟咱们共享两种。其实从过流来讲，两种都是没有问题了，可是咱们从规划来讲，咱们高压衔接和低压衔接，因为折弯平焊的转接假如放在Busbar做转接，它是要求比较高。因为这一种衔接办法，要求Busbar比较厚，假如它去做转接，一般的超声焊接机底子做不了，会要求比较高。现在运用比较多的两种办法，一种是用铜铝复合，但运用比较少，为什么？现在底子上没几个人抗得住，价格太贵。其他一种办法是电芯极耳转接，这种办法现在开端渐渐运用，可是里边有什么问题，或许说有什么困难点在里边，是一个比较含糊，需求去研讨的方向。当然还有采样，这是一个比较传统的办法，这也是比较传统的办法，假如用FPC和PCB的话，衔接办法截然不相同。高峰焊做的时分，Busbar的规划或许相对来说比较薄一点，能够到Busbar去转接，因为它没有空地，而折弯平焊一般都是需求有一些穿孔。从工艺端来讲，折弯平焊规划比较简略，而且比较好操控，特别是精度要求不高，可是不高不代表没有，只是做了搬运，它搬运到了后边的工艺端，而高峰焊在规划端要求很高，在工艺端的时分要求相对低一点，便是在这个当地不相同。但在激光焊接的时分，有一个很重要的原因，假如中间有空隙或怎样样，激光焊接会产生很大的问题。因为衔接办法的困难咱们就挑选其他一种吗？其实每一条道路有许多坑，用折弯平焊去做的时分，咱们要压紧工装，做得很精密。而习惯高峰焊去规划，有一些结构件能够代替部分工装的功用，咱们看起来工装要求低了，可是其实是搬运到后边去了，它对设备的要求就高了，一个功率要求比它大，还有很重要的要素，要么在折弯平焊做很精密的工装，要么在高峰焊上视觉盯梢体系，是很贵的一个东西。在这个技能道路比照的时分，是从技能层面来讲，过流、安全牢靠这一块其实他们都是激光焊接，所以一个牢靠性和过流都是毋庸置疑的，都是能够满意的。

 

可是在这个当地怎样去挑选哪一个道路？最后到达什么样的效果？咱们不或许说只是规划出来，不制作出来，所以这个技能道路挑选的时分，不只是是对技能人员的要求，仍是对公司、企业的一个方向的挑选思考。在前面讲的便是特斯拉，或许咱们都很了解，说特斯拉咱们都比较兴奋，但其实咱们印象很深入特斯拉体系有几块，一个很要害便是模组层级的衔接办法，还有液能体系和BMS。其间一个跨界技能的运用-铝丝健合，是很有特色的，我不知道特斯拉做过多少研讨；但在这电阻焊这一块的办法咱们探究得比较全，做得比较老练。它要求一个，咱们焊接的时分平整度要求比较高，可是特斯拉的工艺在运用的时分有一个很要害的点，因为是超声焊接，零件需求固定得很牢靠，特斯拉电芯安装的时分是有一个很重要的部件，便是需求把电芯固定起来。假如单从工艺来讲，这种工艺相对来说比较简略；还有最后一个便是焊接机，虽然说在二极管作业运用得很老练，可是在电芯作业，国内来讲现在还没有非常老练的一些技能，咱们在说便是进口的，其实进口做得究竟怎样样？咱们也只是看到他们用，在国内的研讨仍是比较少。当然咱们除了这一块的话，首要是技能道路的问题。跨界运用对咱们的PACK重组或许会产生一些颠覆性的运用。咱们再看一下，方才讲了那么多的衔接办法，安全维护性好，修理性也好，乃至在后边的梯次运用的时分也很便利，便是这种非焊接类的，不管是软衔接也好，仍是锁螺栓衔接也好。咱们能够看，假如是锁螺栓，底子上都是以扭矩法来操控，可是旋转视点对预紧力的影响也是很大的，需求视点和扭力都到达才干正好在中间；螺栓外表有一些防锈的土层，对螺栓的预紧力影响也是很大的，当然这些都能够经过设备来搞定，即便搞定这些还有一个。这是一个试验，同一个螺栓，这个里边我没有写清楚。这四个组的衔接内阻很不相同，底子没有规则可寻，而咱们的焊接技能的共同性和规则性仍是比较强的，还有一个你在运用的进程中，不动的状况下其实仍是挺平稳的，咱们能够看得到。但其实后边两个图，假如是一个法向螺栓的方向振动，相对来说比较安稳，可是假如是同轴的时分，咱们能够看得到（现在有一些用胶的办法去加固，可是毕竟不是一个融合的衔接，是靠压紧力去做的办法）在生命周期的末端，它的动摇性是很大的。在一些不能用焊接的当地，现在也有一些其他的规划，比如说双紧固去补偿。非焊接类在规划端，在工艺端和设备投入端都是比较少，我也听过能够当过笑话来讲的东西，某家企业做PACK的时分投入非常低，最贵的也便是扭力扳手；可是咱们规划要回归底子，便是要满意功用。咱们的动力电池体系价值很大，70%的价值应该发挥在车上，为了后边30%损害前面70%的利益，这是舍本逐末的。这个上面便是今日我首要的共享内容，当然或许没有太多东西，因为时刻有限，我也没有讲得很透。假如有爱好的话，咱们能够进行沟通。

 

下面，给咱们介绍一下咱们公司的状况。咱们公司从2016年5月份建立，咱们走过的路程许多，咱们从开端的华立总部，咱们出产搬到一个新工厂这边，具有必定的产能。当然咱们说一些贡献也好，技能这块只要沟通才有进步，咱们都再做一些作业。这是咱们的总部，咱们的出产基地，咱们有四条产线，应该算是一个比较有优势的当地，软包、圆柱和方形电芯咱们都能够整合、规划、制作，而且咱们都有相应的产线支撑。咱们从乘用车、物流车、商用车都有，还有方形电芯、软包电芯等等，这是咱们夏总和王芳博士主编的一些书籍，咱们在高效热办理体系中，咱们的研讨院也在做许多的作业，降温速度、均温性、还有流量的均匀性做了许多的作业，也取得了一些比较不错的成效。咱们在一些要害技能的开发，就轻量化这一块，咱们现在的乘用车，最高能做到73%以上的功率，最高能做到155左右，这是咱们在做的一些作业，咱们的榜首本书便是安全规划与剖析，安全是一条底线，所以安全、牢靠也是咱们的底线，感谢咱们的一些沟通，谢谢。

 

主持人：非常感谢陈敏的讲演，咱们有没有问题想做探讨和沟通？咱们有2—3个人的发问时刻。要不先给咱们留一个思考的问题，我有一个问题想探讨一下。关于圆柱、方形、软包都有电衔接，这三种电芯在具体运用的时分有哪些不同，一同应该留意哪些问题，在具体规划的时分。陈敏：其实这个问题都大，我也接触了几种道路，咱们专门有做软包的剖析，其实这块的话，咱们方才说了技能道路没有凹凸之分，只是说看你吃透了哪一块，所以你说方形电芯、软包电芯和圆柱电芯有哪些优缺点，电阻焊工艺老练，设备比较容易购置，可是从规划端考虑的话，仍是有一些不同。那种工艺在规划端其实还没有吃透，我电芯固定得比较紧，有没有一些其他约束点或许缺点，咱们仍是不太知道。所以这一块的话，咱们不能单纯地从一方面比较，还要从一些实践状况、规划端、工艺端不同地面比较，这块的话今日比较紧，假如咱们有爱好的话，咱们能够私自下沟通。主持人：咱们台下的小伙伴有没有问题？

 

发问：您好，我是做售后服务。我想了解一下现在电池重组与快速充电这方面有什么样的影响和影响？

 

陈敏：快速充电是电衔接有必要面临的问题，从部件来讲，首要电芯有必要满意，第二便是电衔接。咱们电衔接有必要要做到一个大电流，大电流咱们怎样做到衔接牢靠，是一个很要害的部件，具体说这个东西比较大，咱们怎样去做？我只能共享一个内容，咱们公司现在能做到500A的过流，而且温升非常小，这块假如有爱好，咱们能够沟通。

 

主持人：关于快速充电，大电流咱们鄙人午沙龙会有几位专家一同探讨，其他的伙伴还有需求沟通的吗？

 

发问：我想问一下关于规范模组并联的，比如说做12个，里边并数有没有什么要求？

 

动力电池驱动新动力轿车 篇3

动力电池工业是新动力轿车完结低碳运用的中心环节,而开展新动力工业已上升为国家战略。

 

业内人士以为,2010年将成为我国新动力轿车元年,而以动力电池为主的新动力产品将率先爆发性添加。

 

新动力动力电池项目是国家中长期科技开展规划大纲要点支撑的专项,已然纳入我国“十二五”期间要点布局的战略新兴工业。

 

而北京市政府提出到2012年完本钱市新动力轿车到达5000辆的演示规划的方针,则为中关村动力电池企业供给难得的开展机遇。

 

此前,中关村已在动力电池相关技能研制与工业化等方面具有较好的根底,而且在奥运会历史上初次成功完结了大规划演示运用,遭到了国际注目,在国内外同作业中具有抢先优势。

 

但打通完善的产学研工业链、打破要害技能还需求时日,这也是日前旨在“打造北京新动力轿车工业‘驱动之家’”的北京动力电池联盟建立的原因。

 

动力电池:工业链待打破

 

近来我国政府宣告,将节能与新动力轿车演示运营试点城市由本来的13个扩大到20个,这是我国进一步推进新动力轿车工业开展又一严峻举动。

 

在新动力轿车工业开展中,整车企业离不开零部件,零部件离不开整车。电池、电机、电控等要害技能运用和打破是关系到新动力轿车工业化和未来健康开展要害。在过去的100多年中,新动力轿车技能停滞不前和未能遍及的首要原因便是电池技能不老练、本钱太高。

 

“当然,现在动力电池工业尚处于早期开展阶段,触及工业链比较长,包括要害资料、动力电池、要害设备、体系集成、演示运用等诸多环节,还存在着研制力气分散、工业化规划较小、商业化办法不老练、作业技能和产品规范缺少等问题。”北京动力电池联盟理事长、中信国安盟固利新动力科技公司总经理王雅和在3月31日清华科技园举办的“中关村动力电池和电动轿车主题研讨暨北京市动力电池工业联盟建立大会”上表明。

 

“电池比容量大小、循环寿数等电化学功用方针直接决定了新动力轿车的功用,一同其本钱的凹凸也决定了新动力轿车的全体价格和商场竞赛力。电池及其办理体系的本钱一般占整车本钱的40%。”北京新动力轿车工业联盟秘书长、北汽福田轿车股份有限公司党委副书记赵景光着重。

 

“要开发出适用于车用环境、功用优良的车用动力电池,就需求了解更多与新动力轿车有关的专业技能。”赵景光尖锐地表明,现在国内从事车用动力电池研制的企业底子上没有轿车零部件出产的背景和经历,一同因为国家规范的缺失,这些企业对车用动力电池的产品理念、开发流程、出产工艺规划乃至本钱核算的办法均与轿车作业不共同,乃至距离很大。

 

对此,王雅和给予了回答,联盟责任榜首位便是经过联盟整合资料、电池、设备、体系集成、演示运用等工业链上下游资源,合力支撑北京新动力轿车的演示运用和工业开展。

 

立异先行:解要害技能

 

在我国轿车业迅猛开展的势头下,怎么使得我国在动力电池新动力范畴占有技能和商场先机,显着离不开自主立异和技能研制。

 

专家表明,动力电池成组技能及办理体系是当时急需处理的最要害技能问题,现在扎根中关村的中航长利、中信国安盟固利、当升资料、北大先行等以车用动力电池出产为中心的高新技能工业群正在鼓起。这些动力电池“明星企业”的崛起,除企业的自身尽力外,还在于依托中关村深沉的自主立异根底和前瞻技能的工业导向。

 

如北大先行以北京大学雄厚科研力气优势为依托,在锂离子电池资料方面在国内处于抢先方位,成功地立异研制出具有国际先进水平的正负极资料磷酸铁锂电池。据了解,磷酸铁是业界公认的新一代动力或储能锂离子电池首选正极资料之一,因为其功用优良,遭到各方面的注重。因为我国出产时刻不长,规划还不大,构成供不应求的状况。且因为对设备精度要求高、工艺杂乱,其工业开展一向受制于少量几家美国公司。

 

不过,在北大先行总经理隋忠海眼里,这种状况在近几年内得到改变,磷酸铁锂动力电池将更廉价,而且其运用将更普遍。

 

隋忠海在承受记者电话采访时说,北大先行与北京大学协作,从2001年开端磷酸铁锂方面的研讨,并取得了国家863计划和北京市科委的支撑。经过多年的尽力,终于在2009年处理了磷酸铁锂资料改性和规划出产方面的难题,自主规划建成了年产500吨的磷酸铁锂出产线,在国内率先完结磷酸铁锂的规划化出产。

 

另一位“电池大户”则是锌空气电池,它的发明现已有上百年的历史。我国是锌储量大国,挖掘及运用本钱很低,有着比能量大、容量大、能量高、安全牢靠等长处。北京中航长力整合了原北京长力联合在锌空气电池研讨范畴的资源优势,与清华大学建立了国内榜首家专业研讨锌空气电池研讨中心,在技能立异上拔得头筹。

 

“本年北京街头将能够看到锌空气电池驱动的轿车。”总经理周跃民告诉记者,锌空气电池作为新动力有着极大的优势,在价格上比锂电池廉价一半,单位储能却高出一倍,一同因为选用新式催化剂配方,使得空气电极的本钱大大下降。

 

据了解,在长达8年的锌空气金属悠料电池的研制运用中,中航长力已探究出这种电池在新动力轿车上运用的经历,拟在八达岭新动力工业基地购地150亩,打造一条年供2000辆新动力轿车用的电池出产线,以及国际上榜首条运用锌空气金属燃料电池作为储能的复原站,调节因风能发电、太阳能发电并网给国家电网构成的不安稳。

 

工业联盟:支撑新动力轿车开展

 

全国清洁轿车举动协调领导小组办公室专家组组长王秉刚表明,现在国内纯电动车的自主立异研制开展顺利,与国际先进水平现已非常挨近。“未来一种分量更轻、价格更廉价、技能更先进的电池将会诞生,取代现在蓄电池储能设备驱动和氢气燃料驱动,成为新动力轿车的主流。”

 

赵景光着重,其他,电池的安全性是首要方针。研制出安全功用高、容量大、循环寿数长、本钱低的动力电池将是新动力轿车技能开展的要害要素。换句话说,没有电池技能的底子性打破,就没有新动力轿车的工业化和商品化。

 

“在动力电池技能方面,咱们还有许多功课要做。”新动力轿车的“超级发烧友”北京美髯公科技董事长朱荣辉承受记者电话采访时以为,电动轿车修理有必要面临高电压问题,需求去专门的修理店修理,非常不便利。他继而表明,动力电池在充电进程中的高压电火花非常危险,这给电动轿车的遍及带来难点。其他,一些技能难题还有待攻关,例如锌空气电池作业时要耗费必定的能量用于清除空气中的二氧化碳、滤清、通风,还需求约束放电电压等。

 

针对上述种种问题,来自北京市科委先进制作与主动化处副处长秦颖则给予了回答:“2010年,北京市科委将组织2亿元左右的资金,支撑北京相关单位在新动力轿车动力电池范畴进行立异攻关和工业化,以求推进打破相关要害技能。”

 

与此一同,“北京动力电池工业联盟”建立之初即确认了以运用为导向、以技能为中心、以工业为主线的活动宗旨。而且把方针确认在力争使北京开展成为国内动力电池及要害资料的研制中心、规范拟定中心和出产基地。

 

“为此,联盟理事会还聘请了国内外闻名专家组成专家委员会,活跃对接动力电池相关范畴的国家严峻专项。”王雅和表明,建立北京动力电池根底研制渠道,对接动力电池及相关范畴的国家严峻科技攻关项目,帮忙国家有关部分拟定作业技能规范及施行。

 

混合动力轿车电池及电动机建模剖析 篇4

要害词：混合动力轿车,电池,建模

 

引言

 

HEV轿车作为现在从传统四冲程内燃机轿车到零排放纯电动轿车中的抱负过渡产品, 注重度越来越高。并联式HEV因为其较高的功率、较低的排放、较好的归纳功用, 使得其在商场表现杰出。

 

实践中多用仿真软件来进行并联混合动力 ( PHEV) 的操控办法的开发研讨。体系经过仿真剖析展示作业进程, 许多削减了实车的试验, 下降了研制本钱, 一同节省了许多的研制时刻, 但关于仿真成果的牢靠性有必要有验证。模型的牢靠性尤其是电池办理体系和电动机的建模尤为重要, 本文要点对这两部分进行剖析。

 

1 电池办理体系建模

 

电池建模方针选用的是镍氢电池, 因为它在现阶段运用于并联HEV轿车归纳功用比较抱负。

 

电池技能在HEV轿车以及纯电动轿车中都是最要害的技能, 电池办理模型也是最杂乱的, 因为在传递和承受能量进程中, 电池办理体系是非线性的电化学进程。

 

镍氢电池模型有内阻模型和阻容模型。从图1能够看到电池内阻模型把组作为一个一阶模型, 抱负电压源和内阻串联的等效电路; 图2是将电池组作为3电阻2电容的二阶模型电路。显着阻容模型相对更精确, 但本钱略高, 完结困难, 所以较多选用内阻模型。

 

上图是电池模型的输入输出关系, 电池建模的办法与发动机建模办法相似。

 

SOC0———初始荷电状况值;

 

Pess_a———需求电池功率;

 

SOC———电池荷电状况值;

 

Pess_r———电池的实践功率。

 

因为温度对电池功用的影响不大 ( 过高过低时在外) , 本文中在电池的建模中没有考虑温度参数的效果。

 

内阻模型[3], 有

 

其间: U———负载电压 ( V) ;

 

UOC———端电压 ( V) ;

 

I———充放电电流 ( A) ;

 

R———电池内阻 ( Ω) 。

 

电池的内阻可按下式:

 

其间: R———电池的内阻 ( Ω) ;

 

SOC———电池荷电状况;

 

Tess———电池温度 ( ℃) ;

 

I±———充放电状况。

 

电池模型的端电压Uoc ( V) , 是SOC的函数, 即

 

假设当时仿真时刻步长内电池的充放电电流近似安稳, 电池容量特性Peukert方程:

 

其间: CI———电池容量 ( 安稳电流放电) ( Ah) ;

 

I———电池放电电流 ( A) ;

 

T———放电时刻 ( h) ;

 

τ———电池Peukert试验常数, 镍氢电池多取1. 0。

 

电池模型的预算, 选用安时累计法:

 

其间: SOC0———初始荷电状况值;

 

Qcop———电池安时容量;

 

Quse———用掉的电量:

 

ηess———电池功率, 即放电输出与充电输入电能之比。

 

其间: I———电池的作业电流 ( A) ;

 

f ( ·) ———带插值功用的二维查表函数。

 

2 电动机建模

 

电动机功率高, 损耗低, 这使得有较高的动力运用率, 在车辆减速时, 进步了再生制动收回能量与总能量之比。电动机应具有高牢靠性, 能满意一些特定的边界条件, 一同结构简略, 价格低廉。在表2中所运用的电机中, 经过全面的比较后, 挑选沟通异步感应电动机。现在, 90% 的电力传动中选用沟通异步电动机。

 

下图为电机的模型示意图, 选用试验数据建模:

 

其间: Tmc_r———电动机输入扭矩;

 

Tmc_a———输出扭矩 ( Nm) ;

 

Pess_r———电动机的输出功率;

 

Pess_a———电池供给的输出功率 ( W) ;

 

ωmc_r———电动机输入角速度;

 

ωmc_a———电动机输出角速度 ( rad/s) 。

 

电动机最大扭矩; 而电动机的功率

 

f ( ·) ———一维、二维查表函数 ( 插值) 。

 

3 小结

 

本文要点剖析介绍了电池办理体系和电动机的模型, 为在仿真软件中各部件进行模型整合和数据仿真供给了理论根底。

 

参考文献

 

[1]王群京, 赵涛, 姜卫东, 李争.并联式HEV电动轿车含糊优化操控的仿真研讨[J].体系仿真学报, 2004, 16 (7) .

 

[2]冯能莲, 李克强, 董珂, 连小珉.HEV轿车功用仿真研讨[J].体系仿真学报, 2004, 16 (6) .

 

轿车动力电池 篇5

毕业规划（论文）开题陈述

 

题

 

目

 

混合动力电动轿车电池办理的剖析

 

系（院）机械系 年级 10级 专 业 轿车检测与修理 班级 学生名字 学号

 

芜湖作业技能学院教务处

 

2012 年 10月

 

一、选题背景、研讨意义及文献综述

 

1、选题背景

 



 

轿车在给人类带来无数便利的一同，也随同带来了许多不利影响。现在国际轿车保有量约8亿辆。估计到2010年全球轿车保有量将到达10亿辆。2003全球57%的石油消费在交通范畴，估计到2020年交通用油占全球石油总耗费的62%以上。在轿车保有量高和运用会集的大城市，轿车噪声和尾气排放对城市环境己构成严峻污染，对生态环境构成严峻威胁。因而从节省资源、维护环境、下降轿车污染物的排放量、以绿色环保轿车代替燃油轿车也是社会可继续开展战略的需求，成为国际一同注重的问题。

 

我国大城市的大气污染已不能忽视，轿车排放是首要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严峻的20个城市之中。我国现今人均轿车是每1000人均匀10辆轿车，但石油资源缺乏，每年已进口几千万吨石油，跟着经济的开展，石油进口就成为大问题。因而在我国研讨开展混合动力电动轿车不是一个暂时的短期办法，而是意义严峻的、久远的战略考虑。

 

混合动力电动轿车在不下降动力性的条件下，可大幅进步燃油经济性及削减轿车排放。因而，许多国家政府和大型轿车公司加大了混合动力电动轿车的研讨开发作业，并取得了行之有用的成果。能够相信，在蓄电池技能没有底子性打破之前运用混合动力电动轿车是处理动力与排放问题的最具有实践意义的途径之一。

 

2、研讨意义

 

混合动力电动轿车在动力、环保方面的意义是严峻的。据统计，2000年我国进口石油7000万吨，估计2010年后将超越1．5亿吨，相当于科威特一年的总产国家量。环保中心猜测：到2010年，我国轿车尾气排放量将占空气污染源的64％。传统的内燃轿车在国外开发的历史已有百年，我国费了很大的力气却依然只是抓住了尾巴。比较之下，混合动力电动轿车还归于工业化初期，没有构成新的工业体系，我国和其他国家相同处在同一条起跑线上，因而我国在混合动力电动轿车范畴参与

 

国际的竞赛是公正的。“863”电动轿车严峻专项规划组组长、同济大学新动力轿车工程中心主任万钢教授说：“在传统轿车范畴，咱们与发达国家的距离是20年，而在电动轿车范畴的距离只要5年。” 作为一种小型、中速和近距离的日常交通工具，混合动力电动轿车在我国有着得天独厚的开展条件和广阔的运用远景。

 

从产能、石油储采比、消费添加量和进口依存度的现状和预期来看，我国的动力安全将日益软弱，轿车燃料代替是一个刻不容缓的问题。

 

下降我国石油对外依存无非两个方面：一是节省用油，二是代替。跟其他发达国家相同，交通运输将成为我国石油最重要的消费作业。估计我国2020年轿车将耗费石油3.5亿吨左右，约占石油总耗费量的65%。因而，假如咱们能够操控轿车增量，在必定程度上，就能够操控石油对外依存量。那么，我国的轿车工业开展状况怎么？

 

2001—2009年，我国轿车需求年均添加24.9%，远高于全球轿车添加幅度。2010年我国轿车销量约1800万辆。跟着收入的进步，轿车工业将继续坚持高速添加态势，轿车商场规划将长期处于国际首位。

 

石油最具潜力的代替应该与交通运输相关，假如轿车的数量(增量)无法削减，那么，轿车燃料的石油代替将是我国削减石油对外依存的一个最重要的方面。从产能、石油储采比、消费添加量和进口依存度的现状和预期来看，我国的动力安全将日益软弱，轿车燃料代替则是一个刻不容缓的问题。假如政府乐意将开展混合动力电动轿车进步到保证我国动力安全的方位，咱们就能够预期混合动力电动轿车工业将有一个快速开展。

 

3、文献综述

 

跟着全球经济的复苏和开展，轿车现已许多进入家庭，尤其是开展我国家。可是，动力紧缺，环境污染这些问题也日益突出，怎么处理这些问题，完结可继续开展，这一课题摆在了咱们面前。从现在国际规模内的整个形势来看，日本是电动轿车技能开展速度最快的少量几个国家之一，特别是在开展混合动力电动轿车方面，日本居国际抢先方位。美国三大轿车公司只是小批量出产、销售过纯电动轿车，而混合动力和燃料电池电动轿车现在还未能完结工业化，日本的混合动力电动轿车在美国商场上占有了主导方位。现在我国各大轿车集团都在进行混合动力电动轿车研制，多数以混合动力电动客车为主，这种研制方向契合我国国情，有利于我国混合动力电动轿车的研讨开展。

 

经过对文献资料阅读和剖析，了解了混合动力电动轿车的一些要害技能，而且经过关于国家规范GBT19751-05混合动力电动轿车安全要求、GBT19752-05混合动力电动轿车动力功用试验办法和GBT19753-05轻型混合动力电动轿车能量耗费量试验办法的查询，知道了关于混合动力电动轿车的检测是非常严厉的。因为是电动轿车，动力是全车的中心，经过查阅资料和相关信息，关于混合动力电动轿车电池的种类及它们的优缺点有了必定的认识，也会在以后的研讨中注重比较常用的电池。

 

除了电池以外，混合动力电动轿车的其他要害功用方针也是要求严厉，如混合动力电动轿车的动力体系、驱动电机、电池办理、绝缘维护、制动体系、电气信号等。这些内容都是 在接下来的研讨中需求特别留意的。

 

二、研讨的底子内容，拟处理的首要问题

 

1.混合动力电动轿车电池及办理体系：研讨电池单体结构规划以及体系配比技能，研讨体系SOC、SOH和SOF预算和操控技能，电池体系高效办理技能，体系热、电、结构规划一体化集成技能；研讨体系试验验证点评技能；牢靠性满意整车集成要求，安全性、电磁兼容性等满意国家规范或相关规范要求。

 

2.混合动力电动轿车电机及操控体系：研讨电机与发动机、电机与变速箱等机电耦合设备集成技能，研讨双（单）电机操控器的集成技能，研讨电机及其操控体系的功用进步与安全操控技能，研讨电机及其操控体系的牢靠性、耐久性、环境习惯性、电磁兼容以及减振降噪技能，研讨批量出产的先进制作和质量操控技能。3.超级电容器：研讨规范化和模块化的混合动力轿车电源模块。在坚持超级电容器高比功率、长寿数和快充特色的根底上，大幅度进步比能量。4.相关检测办法技能经济剖析

 

三、研讨进程、办法

 

1.混合动力电动轿车电池及办理体系：以单片机为中心，选用分布式网络操控体系结构，能够实时检测动力电池的各种运转参数。能够依据电池状况进行毛病诊断和报警, 一同具有热办理功用等；体系参数经过PC进行标定，经过CAN总线与整车其他体系进行通讯完结信息共享。

 

车载充电机，具有为电动轿车动力电池，安全、主动充满电的才干，充电机依

 

据电池办理体系（BMS）供给的数据，能动态调节充电电流或电压参数，履行相应的动作，完结充电进程。

 

1）具有高速CAN网络与BMS通讯的功用，判别电池衔接状况是否正确；取得电池体系参数、及充电前和充电进程中整组和单体电池的实时数据。2）可经过高速 CAN网络与车辆监控体系通讯，上传充电机的作业状况、作业参数和毛病告警信息，承受发动充电或中止充电操控指令。3）完备的安全防护办法： 沟通输入过压维护功用； 沟通输入欠压告警功用； 沟通输入过流维护功用； 直流输出过流维护功用； 直流输出短路维护功用；

 

输出软发动功用，避免电流冲击；

 

在充电进程中，充电机能确保动力电池的温度、充电电压和电流不超越答应值；并具有单体电池电压约束功用，主动依据BMS的电池信息动态调整充电电流。主动判别充电衔接器、充电电缆是否正确衔接。当充电机与充电桩和电池正确衔接后，充电机才干答应发动充电进程；当充电机检测到与充电桩或电池衔接不正常时，当即中止充电；

 

充电联锁功用，确保充电机与动力电池衔接分隔曾经车辆不能发动； 高压互锁功用，当有损害人身安全的高电压时，模块确认无输出； 具有阻燃功用。车载充电机技能方针：

 

输入电压：AC220V，50Hz±1Hz； 输出电压规模：DC140～360V 输出电流规模：1A～12A 最大功率：5KW 转化功率：≥92%（满载）功率要素：≥0.99（满载）

 

环境温度、作业温度：-30～70℃（50℃以上限功率输出）维护功用：输出过压、过流、短路、过热、电池反接维护

 

混合动力电动轿车车载充电机

 

体系总体：（1）具有CAN总线接口及功用：充电办法可经过CAN（2.0B）总线接口主动控 制； 电池办理体系经过CAN通讯操控充电机完结分阶段恒流恒压充电；作业状况和故 障信息能够经过CAN接口读取。

 

（2）必要的维护功用：短路（沟通和直流侧），输出过流、过压、欠压、过热等。（3）在沟通电源欠压维护后，电源电压康复正常后，能够主动康复充电的功用； 停电后康复供电时，充电机具有主动康复充电功用。（4）电磁兼容性：满意车辆电气体系电磁兼容性

 

（5）输入输出接口包括：220VAC、13.5VDC、CAN通讯、250—400VDC。充电机体系技能及查核方针（1）额外功率：2.8KW（2）输入电压22010%，50~60Hz

 

（3）电压输出：高压250-400VDC，精度FS 1%；低压：13.5VDC（150W）（4）输出电流：0~7A，精度为FS 1%，充电电流<1A时主动停机（5）整机功率：85%

 

（6）输出电压纹波：小于1%

 

（7）外形尺度：小于370mm230mm180mm。

 

（8）接连作业时，环境温度-20~40℃，箱体内体系温度-20~65 ℃。（9）体系接连作业时刻7~8小时（10）运用环境：车载

 

2.混合动力电动轿车电机及操控体系：从电机、功率电子设备和操控技能三个方面论说了当时的研讨现状，指出了其未来的开展趋势。混合动力电动轿车对驱动电机及操控体系的要求首要有：

 

(1)以转矩为操控方针，油门和制动的开度是电磁转矩给定的方针值，要求转矩响应敏捷，动摇小；

 

(2)混合动力电动轿车要求驱动电机要有较宽的调速规模，电机能在四象限内作业；(3)为确保加速时刻，要求电机低速时有大的转矩输出和较大的过载倍数，为确保轿车能跑到最高车速，要求电机高速区处有必定的功率输出；(4)驱动体系高效、牢靠性好、电磁兼容性好且易于维护等。

 

3.超级电容器：研讨碳资料、电解液等要害资料技能；研讨单体电容电功用规划和结构规划、模块规划，模块均衡及热办理等技能等。

 

四、首要参考文献

 

郑敏信，齐铂金，吴红杰，等.混合动力客车锂离子动力电池办理体系[J].高技能通讯，2008.2，18(2)袁方伟，陈思忠.电动轿车电池办理体系的研讨[J].轿车研讨与开发，2003,(3)万沛霖.电动轿车的要害技能[M].北京：北京理工大学出版社，l998,12 王玲.混合动力大巴用高比功率镍氢电池的办理体系规划[D].北京：北方工业大学，2004 张扬，王峰光.铅酸蓄电池维护与测验现状及测验技能开展趋势[J].电源技能运用，2005,(7)陈清泉,孙逢春,祝嘉光,等.现代电动轿车技能[M].北京：北京理工大学出版社，2002.1l 张锐，张维戈，文锋.一种电动轿车绝缘功用的丈量办法[J].国外电子丈量技能.2007,26（10）黄勇，陈全世，陈伏虎.电动轿车电气绝缘检测办法的研讨[J].仪器外表与检测.2005,4

 

系（教研室）评论意见

 

评议人：

 

轿车动力电池 篇6

最新一代高功用锂离子电池供给的功用和本钱特功用够终究兑实践用的轿车能量存储许诺。这种技能的敏捷选用现已在轿车界触发了一轮前所未有地频繁的规划活动，因为制作商在尽力占有有利方位，以抓住在敏捷添加的混合动力轿车 (HEV) 和全电动轿车 (EV) 商场呈现的商机。锂离子电池运用成功的要害在于功用监视，不只要核算电量以作为运转衡量规范，还要经过避免或许使电池产生劣化的状况来确保电池组的寿数。尤其是，与其它电池化学资料比较，锂离子电池对过度充电或过度放电的容忍度低得多。成果，就成功的电动/混合动力轿车电池办理体系而言，有必要接连监视和平衡单个电池的电压。电池办理体系数据收集电路在高压和热插拔方面的危险带来了巨大的规划应战，在这种电路中，或许需求丈量或许 100 个串联衔接的电池电压。

 

要害的电池办理体系功用

 

锂离子电池在彻底充电时供给一个大约为 4V 的作业电压，在彻底放电时则约为 2V。具体的充电和放电电压取决于电池类型，并由电池厂商细心规定。例如，A123 的 ANR26650M1 2.3Ah 电池一般充电到 3.6V，而且在 1.6V 时就以为没电了。电动/混合动力轿车运用中运用的电池阵列常常配备为供给高达 400V 的电压，一般以大约 100V 或更低电压的模块化组件办法呈现。电池组封装分接出每个电池的电压，并将这些信号供给给电池办理体系的数据收集部分。其方针是以高精确度和高分辨率 (典型值为 12 位) 丈量每个电池的电压以及温度等其它参数。收集电路一般会运用电池检测衔接作为部分电源。为了安全，到主处理器的数字信息流有必要运用一种依据光、磁或电容的传输办法进行电流阻隔。

 

用于锂离子技能的电池办理体系的另一个重要功用是进行电池平衡，以补偿细微的电池失配并最大极限进步电池组作业寿数。在当时一代电池办理体系规划中，这是经过按需切换电压最高电池上的负载电阻，以无源办法进行的。这种无源办法需求一些热规划，以消除与平衡进程有关的热量浪费。人们想象未来的平衡办法要选用冷却运转、高功率有源开关办法电源转化技能。

 

混合动力和电动轿车电池体系有必要规划成在安装之前和在轿车运输或贮存时，能承受长期不作业状况。因为这个原因，任何电路模块耗费的闲暇功率要远低于电池自放电功率，这是至关重要的，而且要最大极限下降过度放电危险。乃至更重要的是，沿着电池串活动的闲暇电流有必要很好地匹配，以确保这些电池在贮存时不会变得不平衡。

 

电池办理体系架构考虑要素

 

为了盯梢电动轿车/混合动力轿车的负载动态特性，包括放电和再充电作业办法，电池监视电子组件以每秒 50 个采样或更高的速率对一切电池电压采样。这意味着电池组有极大的原始信息活动速率，就一个由 96 个电池组成的电池组而言，负载采样速率或许到达 60kbps。考虑到典型的微处理器功率和其它必需开销，在模块级分配处理作业量而且经过差错标记、其它“预先加工”的充电信息以及高档操控来约束阻隔的数据链路中的信息流是有意义的。

 

此外，有必要细心考虑每节电池的摆放，因为在轿车中电池的实践尺度和分量对可用性和分量分配有有用意义。将电池摆放到模块中可用来在一辆轿车中分配分量，以及供给共性和易操纵性。模块尺度有必要是为电动/混合动力轿车商场而规划的，在这一商场上，较小的尺度往往会进步本钱和束线配线的杂乱性。模块化电池拼装或许包括一个操控数据收集进程的微处理器和一个坚固的通讯接口。

 

数据收集办法

 

在电池组模块内，需求电路体系丈量和操控电池电压。因为电池串上每节电池的电压都有一个顺次升高的共模电压，典型处理计划是在每节电池上运用一个高质量、高共模差分放大器。这个差分放大器供给一个转化信号，这个信号为由一个模数转化器 (ADC) 来数字化做好了准备。差分放大器输入端的高共模电压将是精确度的约束要素。就一个比如 LT1991A 这样的高功用单片差分放大器而言，典型共模抑制比 (CMRR) 为 90dB，而且对大约 50V 的共模输入电压或许大约 12 个锂离子电池的电压而言，可供给 12 位功用。这也很好地对应了 LT1991A (最高 60V) 的输入电压才干，因而一个有用规划能够处理一组 12 个电池电压的读数。这样的电路体系能够适当地阻隔，因而能够重复叠置以如所期望的那样取得更多的电池电压读数。当然，低闲暇功率和电池平衡等其它电池办理体系需求也需求许多的附加组件来满意。

 

一种更具本钱效益的办法是，选用一个专门为完结这一任务而规划的集成式监视器处理计划。LTC6802 便是这样一个“底子构件”器材，它答应以最少的组件构成电池模块，但满意前面说到的一切电池办理体系功用需求。这个多节电池监视器器材对多达 12 个串联衔接的电池电压供给精确的 12 位直接数字化、电池平衡操控和乃至一对用于温度读数或其它参数的附加 ADC 输入。LTC6802 ADC 不像差分放大器电路那样依托电阻网络，并在每节电池上供给一个共同的轻负载以及在闲暇时主动选用一种低功率备用状况以下降功率。一个到本机微处理器的串行外围接口 (SPI) 数字衔接构成指令和数据通讯途径。LTC6802 集成电路 (IC) 用作一个到微处理器的规范隶属 I/O 器材，然后使一切电池办理体系算法都能用软件编码并由开发商独有操控。有一个 LTC6802 版别包括一个能够级联的 SPI 端口，然后答应许多“叠置”的电池分组经过微处理器的单一 SPI 端口作业，这进一步下降了模块规划的本钱和杂乱性。图 1 显现了用这种办法完结一个含有许多电池的电动/混合动力轿车用模块底子拓扑。

 

电池平衡电路

 

现在这一代电池办理体系规划中的电池平衡是选用无源办法 ((即: 对模块或电池组中具有较多电荷的电池两端的负载电阻进行开关操作) 完结的。均衡电流一般由监视器 IC 外部的晶体管处理。这答应足够的电流并避免或许对精确度构成有害影响的芯片发热问题。图 2 显现了一个与 LTC6802 一同运用的典型电池输入电路，其间包括一个小型 PMOSFET 开关和一个用于平衡的负载电阻以及用于滤波和维护的其它无源组件。

 

电池平衡开关的操控是用一条从微处理器到监视器 IC 的指令完结。为了最大极限进步精确度，该监视器 IC 能够在 ADC 转化时打开电池平衡开关，以确保最大极限减小电池衔接中的 I*R 压降，因而确保在测验时精确丈量每节电池的电压。在不作业时，监视器 IC 主动打开一切平衡开关，并选用最低功耗状况，以避免意外的电池放电。

 

电池平衡开关还能够经过添加一个与电池输入串联的电阻用于自测验，如图 2 所示。假如开关接通，那么电池电压读数就会显现一个可猜测的改变，然后对开关和 ADC 端口功用供给一个验证。不过，这个功用要求电池平衡开关在 ADC 转化时是接通的。LTC6802 现已预料到这种自测验功用，ADC 丈量在这些状况下用一条简略的配备指令发动。

 

热插拔的影响

 

将大型电池组衔接到电子组件的进程带来了巨大的规划应战。一般状况下，数据收集电子组件在电池连上之前是不加电的。此外，电池到电子组件的衔接需求许多接触点，一般跨许多单个衔接器。成果是，在热插拔状况下衔接或许随机产生。跟着电容充电，这或许构成反常的浪涌电流通路，尤其是图2所示的滤波器电容。虽然一般状况下 IC 包括内部维护结构，以避免处理和拼装引起损坏，可是这些结构不是用来办理与外部电容有关的许多能量，而且片外维护需谨慎施行。图2显现了对开关和 IC 的几种层次的维护。

 

为了避免电池输入之间的能量压差，能够在每个电池输入上添加规范 6.2V/500mW 齐纳二极管。这些二极管在电池衔接进程中接触点衔接时，会主动在缺失的输入上分配安全电压。它们还携带 RC 滤波器部分所需的瞬态电流。挑选 6.2V 额外值的齐纳二极管，是因为其电压足够高以最大极限减小电池漏电流，将其降至几微安，一同其电压又足够低以维护 IC。

 

跟着电路加电，某些衔接序列或许在滤波器电阻上引起高的瞬时电压。这种电压大部分会加在相联 MOSFET 的栅源之间。因为这个原因，建议与每个 MOSFET 的箝位维护一同运用一个串联栅极电阻，如 3.3kΩ。箝位维护一般在晶体管封装内部，可是假如内部没有，那么一个分立的齐纳二极管能够供给这种维护。在这种状况下，应该挑选栅极齐纳电压以避免超越 MOSFET 的 VGS 规范。在图 2 中，挑选该二极管与所提及 MOSFET 的 VGS 额外值匹配。栅极电阻将栅极齐纳二极管和 IC 开关操控引脚之间的瞬态电流约束到一个安全水平，一同依然确保一个快速的栅极操控响应。

 

基准规划细节

 

图3显现了一组 12 个串联衔接的锂离子电池与 LTC6802-1 监视器 IC 衔接的完好原理图。具有更多节电池的电池模块能够按需仿制这个电路，加上一个微处理器和/或阻隔的数据收发器。有更多节电池的模块中运用的追加 IC 只是级联它们的 SPI 衔接。LTC6802 独一无二的电平移位架构是可配备的，以使一般电压办法 SPI 信号可直接与一个微处理器通讯。就 IC 之间的通讯而言，这些级联器材配备为用一个电流办法 SPI 信号作业。LTC6802 可用少至 4 节电池作业，以支撑各种不同的电池模块排列架构。

 

这个原理图还显现了怎么对待数据端口以供给坚固的牢靠性，避免遭到发动浪涌以及在轿车运用时或许产生ESD 事件的影响。低端的 SPI 端口运用一个规范和面向总线的浪涌抑制器，该抑制器像低电容齐纳二极管那样供给逻辑电压箝位。图中所示的串联电阻维护浪涌抑制器免受短暂过载的影响，可是假如产生一个继续和需求能量的毛病，串联电阻会安全地无法开路。在高端的 SPI 端口处显现了一种不同的处理办法，正的过载由肖特基二极管箝位到最高端的电池衔接，负的过载由 600V 二极管阻隔。负的过载状况规划为无害的，因为在模块集成到轿车中的拼装或服务阶段，这是相对或许呈现的状况，在这种状况下，模块电压的叠置或许是断续的。这里，串联电阻器约束了端口电流, 并在产生严峻毛病时变成献身元件。

 

LTC6802 还供给其它一些有用的功用，这些功用简化比如板上 5V 串联稳压器、通用 ADC 输入、通用数字输入和输出 (GPIO) 等模块电路体系。例如，GPIO 能够用作多路复用器操控，以将两个 ADC 输入扩展到 8 个通道的容量。为了确保IC 恰当作业，供给一个开漏输出监视器定时器，以指示通讯的闲暇期。

 

定论

 

轿车动力电池 篇7

可是,磷酸铁锂资料在动力电池的实践运用中,因为其阻抗较高,直接影响到磷酸铁锂动力电池的推行运用。为了处理电池高阻抗的问题以及进一步进步磷酸铁锂电池的功用, 经过选用导电功用优异的纳米碳管来代替部分导电碳制备磷酸铁锂动力电池,并从不同环境温度下电池的容量、电压渠道及放电曲线,剖析并调查了温度对纳米磷酸铁锂动力电池的影响。

 

1试验部分

 

1.1部分仪器与方针

 

凹凸温试验箱(SGDW-100型),上海一实仪器设备厂;动力电池测验体系(CDS5V-100A-CD型),深圳瑞能有限公司; 磷酸铁锂动力电池(单体3.2V/10Ah)。

 

1.2试验规范

 

试验参照选用的规范:QC/T 743—2006《电动轿车用锂离子蓄电池》、《含碱性或其他非酸性电解质的电池和电池组- 便携式锂电池和电池组》和《锂电池功用检测设备大全》。

 

1.3试验进程

 

(1)别离设置凹凸温箱内部环境温度为-40、-20、-10、 0、25、40、55和60℃,相对湿度为40%。

 

(2)拟定充放电办法:充电办法为在(20±5)℃的条件下, 将电池以0.2C(2A)恒流充电至3.65V,改为恒压充电直至电流降到200mA,中止充电。放电办法为在设置的不同环境温度中静置1h,再以1C恒流放电直到电压下降到截止电压2V为止,核算放出的容量。

 

(3)拟定试验计划:本试验以25℃ 为温度测验的基准点, 先进行低温功用测验,从25℃开端至-40℃,别离以0、-10、 -20和-40℃作为调查点,温度的改变速率为1℃/min,在每个温度测验点下,将测验用电池别离放置24h后再进行该温度点下的温度功用测验;然后进行电池的高温功用测验,为了消除低温测验所产生的影响,先将凹凸温试验箱的温度康复到25℃,并用此温度测得的数据作为高温测验的基准点,随后进行电池高温功用测验,从25℃ 开端至60℃,别离调查不同锂离子电池1C放电容量。

 

(4)当凹凸温箱安稳到所设置的温度条件时,将静置1d后规范电压为3.2V的单体锂离子电池放入试验箱中保温1h,使其到达热平衡。

 

(5)当电池放电至截止电压2.0V时,中止放电,剖析并处理相关数据。

 

2成果与评论

 

温度对纳米磷酸铁锂电池放电容量的统计成果见表1。 别离取3只样品各调查点的调查数据均匀值作图,见图1所示。图2为纳米磷酸铁锂电池在不同温度下的放电曲线,图3和图4为纳米磷酸铁锂电池和磷酸铁锂电池别离在-20℃和-40℃下的放电曲线比照图。

 

 

从图1和图2可看出,纳米磷酸铁锂电池在低温阶段, 跟着环境温度的下降,其放电容量逐渐削减,因为在低温条件下,电池电解液的浓度变大,其锂离子从负极资料中脱嵌下来的速度变慢,其他因为电池的内阻变大,导致放电容量曲线的下降,提早到达了锂离子动力电池的放电截止电压, 所以其放电容量下降,放电功率削减［３－４］。在0℃ 以上,放电容量底子都能坚持正常容量的93% 以上,而在0℃ 及以下,锂离子动力电池的放电容量下降速度跟着温度的下降而加速。

 

关于纳米磷酸铁锂电池:-10℃时容量为常温下的88%, -20℃时容量为常温下的75.3%,而-40℃ 时容量仅为常温下的47.1% 左右的容量;在25~ -10℃,容量衰减率为-9.5%左右;在-10~-20℃,容量衰减率为-12.8%左右, 可是从-20℃ 降至-40℃ 其容量衰减率急剧添加,到达-28.2%左右。因而,能够以为-20℃ 为磷酸铁锂电池的一个低温节点［４－５］。

 

在温度略高于常温(25℃)时,因为锂离子电池内部的资料活性增强,锂离子分散速度变大,其放电容量添加。而在高温阶段,电池的容量改变不是很显着,容量改变最大值相关于基准也只是添加3% 左右。过了55℃ 后其容量曲线底子不变,60℃时容量与基准点相等,可是在温度较高的条件下,锂电池的电极资料物理特性将会产生不行逆的衰减,电极资料反应强度削弱,所以其放电容量下降,放电功率下降。从此点可看出,应尽量避免电池在50℃以上环境中长期运用。锂离子电池的抱负作业温度应该在18~50℃之间,以确保放电功率在80%以上,满意整车的动力性要求。从一些参考文献和技能手册可知,为确保电池自身的运用寿数,作业温度应该操控在20~50℃之间［６］。

 

从图3和图4可得出,-20℃时,2种不同锂电池的放电容量为额外容量的75.01%、64.01%,纳米磷酸铁锂电池功用好于磷酸铁锂电池;在-40℃时纳米磷酸铁锂电池的放电功用的优异性更为显着,放电容量为额外容量的47.1%,而磷酸铁锂电池仅为37.5%。因而,选用导电功用优异的纳米碳管代替部分导电碳用以制作磷酸铁锂正极片,磷酸铁锂电池的充放电功用得到了极大的改进。

 

3定论

 

本研讨调查了纳米磷酸铁锂电池与一般导电碳资料磷酸铁锂电池的温度功用研讨,经过试验成果得出,环境温度对磷酸铁锂电池容量的影响很大,低温时容量敏捷衰减,高温时容量敏捷增大,但其改变速度小于低温时,此外,选用导电功用优异的纳米碳管代替部分导电碳用以制作磷酸铁锂正极片, 磷酸铁锂电池的充放电功用得到极大改进,-40℃ 下纳米磷酸铁锂电池的放电容量为25℃时容量的47.1%,而一般磷酸铁锂电池的放电容量仅为25℃ 时容量的37.5%。电池的优异电化学功用首要归功于整个电池电导功用的改进,为确保电池自身的运用寿数,作业温度应该操控在20~50℃之间,清晰了磷酸铁锂电池的温度特性,关于规划电池热办理体系具有重要意义。

 

摘要：选用导电功用优异的纳米碳管代替部分导电碳用以制作磷酸铁锂正极片,磷酸铁锂电池的充放电功用得到极大改进。别离测验纳米磷酸铁锂电池在不同环境温度下的功用,-40℃下纳米磷酸铁锂电池的放电容量为25℃时容量的47.1%,而一般磷酸铁锂电池的放电容量仅为25℃时容量的37.5%;电池的优异电化学功用首要归功于整个电池电导功用的改进,为确保电池自身的运用寿数,作业温度应该操控在20~50℃之间。

 

要害词：磷酸铁锂,动力电池,温度,功用

 

参考文献

 

[1]陈柳钦.新动力轿车工业开展的政策支撑[J].南通大学学报,2010,26(4):124-133.

 

[2]吕帅帅,汪兴兴,倪赤军,等.电动轿车能量办理体系的功用及研讨开展[J].电源技能,2014,38(2):386-389.

 

[3]Dixon Robert K,Wang Xi,Wang Michael Q,et al.Development and demonstration of fuel cell vehicles and supporting infrastructure in China[J].Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change,2011,16(7):775-789.

 

[4]赵鸿飞,邓爽,汝坤林,等.凹凸温对磷酸铁锂动力锂离子电池功用的影响[J].电池,2012,42(2):88-90.

 

[5]Li Maode,Wang Feng.Thermal performance analysis of the lithium-ion batteries[C].Wuhan:The 11th International Conference on Parallel and Distributed Computing,Applications and Technologies,2010.

 

轿车动力电池 篇8

近年来因为环境污染和石油动力枯竭, 国际对各种车辆动力结构进行大幅度调整。一方面操控轿车污染物的排放和下降轿车用油量的耗费, 国际各地的大型轿车公司都在活跃地研制、推行新技能, 如三元催化器、废气再循环、柴油机废气烟雾颗粒过滤器等;另一方面进步各种轿车清洁技能的研制和运用, 即推行各种超低或零排放的轿车, 如纯电动轿车、混合电动轿车、燃料电池轿车等。电动轿车因具有较低排放或零排放、低噪音、低动力运用等特色, 成为全球轿车业研讨、开发和运用热点, 已得到各国政府、科研机构和轿车厂商的高度注重, 远景一片光明[1]。在我国, 电动轿车近年来也飞速开展, 相应的电池办理问题备受注重。现在, 主流的轿车动力电池首要有铅酸电池、镍镉电池和锂离子电池, 其间磷酸铁锂电池以其安全性高、循环寿数长、资源丰富、功用优良及环保等优势在电动轿车蓄电池中占有重要方位。磷酸铁锂动力电池及其办理体系是电动轿车在工业化和有用化道路上亟待处理的重要问题之一[2]。电池实时状况监测一般被视作一个电池办理体系最底子的功用, 因为它是其他各项功用的条件与根底。电池状况剖析、电池安全办理、能量均衡操控等, 都是以实时状况监测的数据为根底的。本文首要规划和研讨了磷酸铁锂动力电池状况的实时监测体系。

 

二、磷酸铁锂动力电池作业原理

 

本文选用的磷酸铁锂动力电池单体容量为5Ah, 标称电压是3.2V, 终止充放电电压别离为3.6V、2.0V。阳极资料为磷酸铁锂, 阴极资料为石墨晶体。磷酸铁锂动力电池的充放进程是抱负可逆的, 这是因为在充放电进程中晶体结构不会产生改变, 然后正负极资料的化学结构也底子不变。其充放电反应机理如下所示:

 

 

磷酸铁锂电池首要靠聚合物隔膜对锂离子的挑选透过性, 充电时电池内部正极电离出锂离子经过电解质分散到负极, 在外界电势差的效果下正极的电子经过外部导线由正极搬运到负极;放电时, 电子从负极经外部导线搬运到正极, 而负极电离出的锂离子则经过电解质分散到正极, 构成回路[3]。

 

三、体系硬件规划

 

(一) 动力电池实时监测体系结构结构。

 

实时监测体系首要包括电压、电流、温度监测模块、显现模块、报警及SCI模块。图1为实时监测体系的结构框图。

 

(二) 主控芯片的挑选。

 

因为体系串联电池组单体电池数量较大, 需求收集的信息量较大, 数据处理量大, 运算杂乱, 与其他模块的信息交流量大, 因而应该选用集成度高, 数据处理速度快, 运算精度高的处理器作为主控芯片。考虑到以上要素, 本体系选用TI公司的TMS320LF2407作为主控芯片。

 

(三) 电压监测电路。

 

现在电压监测的办法有许多种, 常见的有:直接监测、光耦阻隔监测、飞度电容法、电阻分压法等。直接监测便是单体电池经过维护电路后直接送给AD进行信号丈量, 中间无需经过阻隔和切换, 这种办法能够为每节电池配有一个监测模块完结并行监测, 也能够经过专用芯片一同监测。光耦阻隔监测原理简略, 可是要用到许多的光耦合器, 电路比较杂乱而且光耦的传输比差错较大, 会引起较大丈量差错。飞度电容法需求用到许多继电器, 电路规划较杂乱而且还触及到电阻分压, 对电阻的精度要求较高, 所以不常运用。本文选用专用串联电池组电压监测芯片LTC6802丈量电池组电压, 此种计划电路简略, 丈量精度较高, 本钱较低。TMS320LF2407自带SPI串行通讯模块, 可是此模块一次读写操作给出一次相应的片选信号, 此时序不契合LTC6802-2的时序要求, LTC6802-2要求每次片选有用时都要进行多次读写操作。因而, 不选用TMS320LF2407自带的SPI通讯模块的片选, 而选用TMS320LF2407的PB4来给定片选信号[4]。本体系选用的数字阻隔器材是AD-UM1411, 它是一种超低功耗4通道阻隔芯片, 最高通讯速度可达10M, 既习惯LTC6802-2基准电源驱动才干弱, 供给负载电流小的特色, 也契合通讯要求。

 

(四) 电流监测电路。

 

电流收集模块选用北京世特美公司的霍尔电流传感器SO1T_C2.5V1, 该传感器为闭环式, 有三种量程6/15/25A, 因为本体系所选用电池的容量为5Ah, 测验电流依照1C大约为5A, 所以选用量程为6A。输出电压为2.5V左右。本模块选用ADI公司的AD转化芯片AD7988。

 

(五) 温度监测电路。

 

温度监测模块选用常用传感器DS18B20, 此传感器体积小, 抗干扰才干强, 功用安稳, 直接监测温度不需求外围电路的特色。DS18B20能够操控一同进行温度丈量转化, 然后将温度丈量成果别离存放在各自的数据暂存单元, 读取温度时体系需先发送要读取的传感器序列号, 然后读取相应温度。

 

(六) SCI通讯电路。

 

TMS320LF2407自带SCI接口模块, 能与其他外设进行异步通讯, 能够设置波特率。SCI的接纳和发送器都是双缓冲, 有各自的中止操控和使能作业端, 可全双作业业。本体系选用DSP的SCI模块和PC机的RS232串口进行异步通讯。RS232规范为25线, 可是能够选用三线制 (地、发送、接纳三线) 。

 

(七) 液晶显现电路。

 

1602是一款支撑8位并行通讯的LCD背光显现器, 内部有160个点阵字符。供电电压为4.5到5.5V, 本体系丈量数据首要用于剩下电量的预算和均衡操控, 所以丈量每节单体电池电压电流数据用于液晶显现的实践意义并不大, 因而本体系不显现电压电流数值;液晶显现电路能够用来显现电池组单体电池的均匀温度。至于体系所测单体电池的电压、电流、温度数据能够经过CAN通讯发送给均衡体系, 也能够经过SCI通讯发送给上位机。

 

四、体系软件规划

 

主控流程是一个不断循环的程序, 用于对电池组电压、电流温度等信息的实时监测, 并进行过电流、高温报警。将实时监测信息存储, 以便于上位机收集。流程图如图2示。

 

体系通电后, 首要对体系各个模块初始化, 并监测各模块是否正常。之后进入主循环, 榜首步, 进行主电路电流监测, 假如过电流, 则报警器进行报警, 假如过电流严峻则会断开体系主电路。第二步, 进行单体电池温度监测, 相同温度过高也会报警或许断开体系主电路。第三步, 进行单体电池电压监测, 假如过电压成果同上。第四步, 将丈量成果存储, 并显现温度报警信息。经过上述流程完结对电池组电压、电流和温度的监测, 体系在初始化时分隔启了看门狗定时器, 避免体系堕入死循环, 确保了体系的安稳性。

 

五、结语

 

本文首要规划了动力电池组实时状况的监测体系, 首要完结了以下几个任务:一是对实时监测体系进行了模块化的规划, 具体阐述了各模块的规划思路和硬件完结, 得出了适宜本体系的监测办法。二是本文进行了动力电池组实时监测体系的规划, 这是动力电池办理体系重要的一部分, 是办理体系进行剩下电量预算和均衡操控的根底, 具有非常重要有用价值。

 

摘要：本文首要研讨和规划了磷酸铁锂动力电池状况的实时监测体系, 该体系完结了SCI通讯, 上位PC机能够经过RS-232通讯接口收集监测数据, 便利数据处理。

 

要害词：电动轿车,磷酸铁锂电池,实时监测,电池状况

 

参考文献

 

[1]芮秀凤.纯电动轿车蓄电池充电体系的研讨[D].安徽理工大学, 2012

 

[2]江学焕, 张金亮, 简炜.电动轿车动力电池实时收集体系规划[J].湖北工业轿车学院学报, 2012, 2:24~28

 

[3]马贵龙, 孙延先, 乔峰华.磷酸铁锂电池的新开展[J].我国自行车, 2008, 11:54~56

 

轿车动力电池 篇9

1 插电式镍氢快充混合动力客车

 

插电式镍氢快充混合动力客车选用3组300 V/40 Ah电池组并联组成300 V/120 Ah电池组, 如图1所示。镍氢 (Ni-MH) 电池归于碱性电池, 因其不存在重金属污染问题, 称为“绿色电池”, 现在镍氢电池所能到达的功用方针为:能量密度 (3 h) 为55~70 Wh/kg, 功率密度为160~500 W/kg, 快速充电从满容量的40%充到80%为15 min, 循环运用寿数超越1 000次 (DOD=100%) , 镍氢电池具有能量密度, 功率密度较高, 快速充电盒深度放电功用好, 充放电功率高, 无重金属污染, 全密封免维护的长处[2]。客车作业在纯电动和混合动力办法, 电池剩下电量 (Soc) <40%时作业在混合动力办法, >40%时作业在纯电动办法, 作业办法切换如图2所示;纯电动办法时最高时速为70 km/h, 该车作为公交车运用, 一般作业于纯电动办法, 电池的Soc在80%~30%, 即每次放电量为50%, 放电量为60 Ah, 可确保纯电动办法下行进约30 km;选用3C大电流充电, Soc从30%充到80%, 即充电量为60 Ah大约需10 min, 完结充电10 min, 运转30 km的功用。

 

2 电池办理体系 (BMS)

 

电池办理体系选用分布式主从结构, 每套从体系担任每组300 V/40 Ah电池的21路模块电压, 总电压, 12路温度, 支路电流的采样, 电池剩下电量 (Soc) 核算以及和主控板的CAN通讯。主控板担任总电流, 总电压的采样, 电池剩下电量的核算, 毛病判别, 体系维护和主从内部CAN通讯及主控和整车操控器 (ECU) 的CAN通讯, 结构如图3所示。体系中电流的采样距离为10 ms, 可满意电量安时法的核算要求, 电池Soc的核算选用安时积分法加校正来确认。

 

电池剩下电量 (Soc) 安时法核算公式如下

 

式中, α (t) 为充放电功率, 与电池温度和Soc有关, i (t) 为电池充放电电流值, Q为电池额外容量, 单位为Ah[3]。

 

电量数字积分核算公式如下

 

Q (n T) 为n T时刻电池电量, Q (0) 为电池初始电量, 单位Ah, i (n T) 为n T时刻电流值, 单位为安培, T为电流采样周期。

 

CAN通讯:CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为处理现代轿车中许多的操控与测验仪器之间的数据交流而开发的一种串行数据通讯协议, 它是一种多主总线, 通讯介质能够是双绞线、同轴电缆或光导纤维, 通讯速率可达1 Mbit·s-1。数据长度最多为8 Byte, 不会占用总线时刻过长, 然后确保通讯的实时性;CAN协议选用CRC检验并可供给相应的错误处理功用, 确保了数据通讯的牢靠性[4]。MC9S12XEG128单片机具有两路CAN操控器, 主板的一路CAN操控器用于主从板的内部CAN通讯, 其他一路用于主板和整车操控器 (ECU) 的通讯。体系中CAN通讯速率设置为250 kbit·s-1, 通讯周期为100 ms。

 

外部CAN选用周建功CTM8251T通用CAN阻隔收发器, CTM8251内部集成了一切必需的CAN阻隔及CAN收发器材。芯片的首要功用是将CAN操控器的逻辑电平转化为CAN总线的差分电平而且具有DC2500V的阻隔功用, 契合ISO11898规范, 其原理如图4所示。

 

内部CAN通讯选用TLE6250G作为CAN收发器, TLE6250选用P-DSO-8-3封装, 体积小, 数据传输速度可达1 Mbit·s-1, 运用于12 V或24 V的轿车和工业体系中, 其原理如图5所示。

 

3 数据监控和收集体系

 

数据监控和收集体系选用Visual C#2010软件渠道, 经过周建功USB-CAN II智能卡和CAN-bus接口库函数接纳BMS的实时CAN采样数据, 在上位机软件中进行数据解码和实时监控显现, 经过Access数据库存储数据, 数据可直接转出保存为Excel格式。数据库和存储的Excel文件中包括3组电池的63个模块电压值, 36路温度值, 总电压, 总电流和3个支路电流, 主从板中的Soc值及存储时刻, 可完好地记载车辆的运转状况, 用于后期电池状况研讨。

 

周建功CAN-bus接口库函数运用办法:将库函数文件均放在作业目录下。库函数文件总共有3个文件:Control CAN.h、Control CAN.lib、Control CAN.dll和文件夹kerneldlls[5], 程序中经过Dll Import函数导入dll动态库, 并声明库中包括的数据结构和函数。接口函数运用流程。

 

4 Arbin公司的电动轿车测验体系

 

美国Arbin公司的电动轿车测验体系 (EVTS) 经过依据电池办理体系的数据监控和收集体系所保存的车辆外路路况的实践电池数据, 在试验室能够模仿电池在本来车辆外路路况时的作业状况。Arbin的电动轿车测验体系 (EVTS) 是一系列大功率主动电池测验体系, 专门用于电动轿车或混合电动车电池的研讨测验。体系供给了可编程电源和电子负载用于主动充放电测验及模仿仿真测验, 设备具有辅佐电压测验、辅佐温度测验及CAN BUS通讯等扩展功用。本计划中选用的EVTS可一同取得双路400 V/200 A的输出, 两路并联能够得到400 V/400 A输出。轿车纯电动作业时限制电池最大放电电流为360 A, 故该体系能够彻底模仿轿车实践运转进程中的电池充放电状况。电池的工况试验首要是经过Arbin的电动轿车测验体系 (EVTS) 的上位机操控软件MITS中的可编程仿真功用来完结, 但仿真数据依赖于客车外路测验时经过数据监控和收集体系存储下来的电池数据。

 

MITS软件的可编程仿真是将输入的从非配备的动态机制中取得的数据作为一个操控函数, 来操控测验体系到电池的输出值。

 

(1) 使能仿真操控。仿真操控选项可经过体系配备arbin Sys.cfg中, 高档选项目录下的仿真操控打开。假如此选项未被勾选, 那么在操控办法中的4种仿真功用是不行用的。经过仿真操控, 用户可便利地运用仿真文件中的数据作为杂乱操控的参数得到任意的、瞬态的函数。仿真文件有必要保存为文本文件, 存放在C:ArbinsoftwareMits_ProData目录下, 文件中, 时刻和电流作为独立的两列存放, 且没有列名, 只包括数据, 两列之间用tab键离隔, 时刻和电流的单位别离为秒和安培, 电流的正负表明充放[7]。

 

(2) 修改仿真选项表。

 

1) 在测验选项表中, 挑选操控办法, 一同指定仿真文件。操控办法可是电流、电压或功率仿真。

 

2) 指定仿真文件, 右键单击操控值下面的区域, 挑选指定仿真文件, 在弹出的对话框中挑选需求进行仿真的文件。

 

3) 设置程序中的一些限制条件, 包括最大充放电电压, 电流, 采样时刻和程序运转时刻。

 

5 工况模仿仿真成果

 

仿真数据选用原有车辆外路实践测验时, BMS采样的电流数据, 电流的操控距离设置为0.3 s, 整个进程时刻为50 min, Arbin的MITS上位机操控软件的采样周期设置为100 ms, 测验进程为纯电动办法, 当电池的Soc高于70%时, 电池不进行制动回馈, 当电池电量低于70%时, 有制动回馈进程, 整个进程包括发动加速, 接连爬坡, 接连下坡及接连加速和制动回馈。实践外路和仿真模仿时Arbin采样的电压曲线如图10所示, 电流曲线如图11所示。

 

比照图可知, 选用Arbin电动轿车测验体系 (EVTS) 可较好地取得与外路测验相同的电池作业状况。

 

原外路测验和仿真模仿试验数据比照。原外路测验数据:初始Soc=85, 测验结束Soc=37, 全程Soc削减48%, 放电量为57.6 Ah。仿真模仿时Arbin电动轿车测验体系总放电量为72.587 Ah, 总充电量为14.87 Ah, 电量耗费为57.717 Ah, 折合电池Soc改变量为48%。模仿仿真时BMS数据:初始Soc=83, 仿真结束Soc=33, Soc削减50%, 放电量为60 Ah。

 

仿真测验时BMS测得的放电量大于Arbin电动轿车测验体系原因剖析:由图1中高压操控箱的衔接可看出, 充电枪与电池输出端并联, 而体系开端作业时, 车上的一部分用电器的电由电池输出, 测得往常作业是的输出电流约为2.5 A, 测验时刻为50 min, 即车上用电器的耗电量为2.08 Ah, 总电量耗费为59.797 Ah, 一同考虑BMS中关于电池充电功率的问题, 故丈量数据有用。该测验不只能够模仿外路运转状况, 一同, 可经过电动轿车测验体系核算出该进程中车辆的制动回馈能量, 试验中在Soc改变量为48%时, 车辆制动回馈能量为14.87 Ah, 回馈的Soc为12.39%。

 

试验室模仿的后半部分实践外路, Arbin采样和模仿试验时BMS采样的电压波形如图12所示, 电流波形如图13所示。比照电压电流曲线能够看出, 试验室模仿仿真能够很好地盯梢外路试验数据, 但BMS为了确保采样的实时性, 采样数据的上传的实时性遭到必定的影响, 后期在试验数据同步性方面还需求进行改进。

 

6 结束语

 

结合现有试验条件, 经过Arbin的MITS上位机操控软件, 以电动轿车电池办理体系的实践外路测验数据为依托, 在试验室中就能够很好地模仿出外路试验的电池状况。试验证明, 模仿试验能够底子代替对电池的外路试验, 取得比本来依据台架试验[9]更精确的电池数据, 简化了试验进程, 一同, 试验中电池的放电能够经过Arbin电动轿车测验体系直接回馈电网, 使电能得到循环运用, 节省了试验时刻和本钱。

 

摘要：在电动轿车动力电池实践运用中, 需经过长时刻的实践路况测验, 试验周期长、进程冗杂, 且本钱高。为处理这一问题, 在依据飞思卡尔MC9S12XEG128单片机的电池办理体系 (BMS) 及C#数据收集监控体系实测数据根底上, 依据Arbin的电动轿车测验体系 (EVTS) 规划动力电池的工况模仿试验渠道, 完结了对电池多参数的实时采样、显现、存储及实践路况模仿测验, 然后完结了在试验室取得实车外路测验相同的电池作业数据。测验成果表明, 该计划可取得与外路实车测验相同的成果。

 

要害词：电动轿车,动力电池,工况试验,单片机,Visual C

 

参考文献

 

[1]张瑞松, 吴仲光, 金丽娟, 等.镍氢电池办理体系研讨[J].工业操控核算机, 2013, 26 (8) :123-124.

 

[2]陈全世.先进电动车技能[M].北京:化学工业出版社, 2009.

 

[3]武斌, 陈峭岩, 刘斌, 等.电池办理体系监测渠道的规划[J].电测与外表, 2013, 50 (1) :112-116.

 

[4]罗峰, 孙泽昌.轿车CAN总线体系原理、规划与运用[M].北京:电子工业出版社, 2010.

 

[5]杨国宇, 顾威.依据PIC18F458单片机的数据收集和通讯体系[J].工业操控核算机, 2006, 19 (9) :3-4.

 

[6]广州致远电子股份有限公司.CAN测验软件与接口函数运用手册[M].广州:广州致远电子股份有限公司, 2013.

 

[7]Arbin Instruments.Arbin-002 MITS Pro 3.0-BT2000 user manual[M].Texas America:Arbin Instruments, 2004.

 

[8]伍庆龙, 宗志坚, 刘忠途.依据室内台架的电动轿车行进工况仿真及测验[J].威特电机, 2011 (2) :37-40.

 

轿车动力电池 篇10

怎么推进我国动力电池工业健康有序开展?

 

一要科学规划开展方针。现在动力电池的技能功用和出产本钱,还难以支撑新动力轿车与燃油车在商场上进行竞赛,对财政补贴和政策支撑的依赖性很大,久远看是不行继续的。新动力轿车开展的要害,还在在于完结动力电池技能的革命性打破。一方面,要安身当时,在现有的锂离子电池技能道路的根底上,不断进步电池归纳功用,继续下降本钱,尽力完结到2020年,电池单体比能量到达每公斤350瓦时,本钱降至每瓦时0.6元的方针;另一方面,要考虑久远,抓好新体系动力电池研讨,终究完结新动力轿车全体功用和本钱都要优于传统轿车。

 

二要以确保安全为条件。安全是新动力轿车未来开展的底子保证,其间动力电池是要害关节。假如做不到安全牢靠,必将严峻伤害消费者信心,影响整个工业开展。因而,动力电池开展只要以安全为条件,进步功用和下降本钱才有价值,有必要在保证安全条件下,尽力寻觅先进性和经济性的平衡点。一方面,要进步现有工艺配备水平,加强安全维护技能研制,归纳进步动力电池安全水平。另一方面临于功用先进,可是安全隐患大的产品,要经过运用高安全性资料或添加剂、完善体系集成、优化操控策略等办法改进安全功用,经过完好的安全验证体系后,再进行推行和运用。

 

三要充沛发挥商场效果。立异要以商场需求为导向,鼓励多种技能道路一同开展,百家争鸣、充沛竞赛。多数状况下,各种技能道路不是对立的,而是针对不同的客户需求,有不同的商场定位。现在咱们新动力轿车有公交车、私家车、出租车、物流车等不同类别,对其续航路程、动力功用、本钱的要求也有很大差异。要活跃发挥企业的主体效果,以不同细分商场的需求为导向,活跃立异,探究先进适用的产品。

 

四要全工业链协同立异。新动力轿车及动力电池工业链长,触及资料、单体、体系、整车、充电、收回等环节,只是依托电池企业在制作环节的尽力还远远不够,要打破规划、工艺、制作技能,也要注重根底资料、出产配备、充电技能等相关配套工业,尤其要注重电池梯次运用及收回问题。在立异力气上,动力电池工业研制触及高校、研讨机构、企业研制中心等方面,建造国家动力电池立异中心,建立工业立异联盟,便是期望能以此为渠道,凝集产学研各方力气,优势互补,协调攻关,构成合力,战胜技能研制与工业化脱节的问题,构成不断完善的立异生态体系。

 

2016年6月30日,动力电池战略开展研讨会暨国家动力电池立异中心建立大会在北京举办。工业和信息化部副部长怀进鹏主持会议并宣读了中共中央政治局委员、国务院副总理、国家制作强国建造领导小组组长马凯同志的重要批示。工业和信息化部部长苗圩出席大会并说话。北京市副市长隋振江出席大会。

 

本年的《政府作业陈述》提出“建造若干国家级制作业立异渠道”。苗圩指出,制作业立异中心建造工程是《我国制作2025》的五大工程之一,肩负着凝集立异力气,打造新式载体,支撑制作强国建造的严峻使命。国家动力电池立异中心的建立,是国家制作业立异中心建造的重要标志。

 

苗圩着重,制作业立异中心要处理的是面向作业的共性技能而不是单个企业能够处理的要害技能。经过制作业立异中心建造,要补偿试验室产品与工业化之间的缺失环节,处理作业共性技能供给缺乏问题;要不断完善制作业立异生态体系,构成高水平有特色的制作业协同立异网络和渠道,塑造我国制作业国际竞赛新优势。

 

苗圩指出,国家动力电池立异中心面向作业共性需求,经过协同技能、配备、人才、资金等各类资源,打通前沿技能和共性技能研制供给、搬运分散和初次商业化的链条,然后为我国完结动力电池技能打破,进步动力电池工业竞赛力,支撑新动力轿车工业开展供给战略支撑。一同,期望经过探究构成有用的开展办法和路径,为其他立异中心的建造供给演示和学习。

 

关于下一步制作业立异中心的建造,苗圩部长提出要加速制作业立异中心试点建造,注重探究立异中心内部组织机制、运营办理办法等,总结经历,逐步推行,一同要引导推进省级制作业立异中心建造。

 

国家开展变革委、国资委等部分有关人员,北京市经信委有关担任人,以及国家动力电池立异中心组成单位、我国轿车动力电池工业协同立异联盟成员单位代表参与了大会。