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電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組成有哪些

2020-04-05
來(lái)源:電源網(wǎng)

    電動(dòng)汽車(chē)大家都知道,那么知道電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池嗎本文主要講了有關(guān)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的簡(jiǎn)介、功能、組成以及基本的分類(lèi)等內(nèi)容,下面就隨小編來(lái)看看吧。

    

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    一、電動(dòng)汽車(chē)電池簡(jiǎn)介

    電動(dòng)汽車(chē)電池分兩大類(lèi),蓄電池和燃料電池。蓄電池適用于純電動(dòng)汽車(chē),包括鉛酸蓄電池、鎳基電池、鈉硫電池、二次鋰電池、空氣電池。燃料電池專(zhuān)用于燃料電池電動(dòng)汽車(chē),包括堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC )、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC )、直接甲醇燃料電池(DMFC )。

    二、電動(dòng)汽車(chē)電池功能

    隨著電動(dòng)汽車(chē)的種類(lèi)不同而略有差異。在僅裝備蓄電池的純電動(dòng)汽車(chē)中,蓄電池的作用是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的惟一動(dòng)力源。而在裝備傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)(或燃料電池)與蓄電池的混合動(dòng)力汽車(chē)中,蓄電池既可扮演汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要?jiǎng)恿υ吹慕巧?,也可充?dāng)輔助動(dòng)力源的角色??梢?jiàn)在低速和啟動(dòng)時(shí),蓄電池扮演的是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要?jiǎng)恿υ吹慕巧?在全負(fù)荷加速時(shí),充當(dāng)?shù)氖禽o助動(dòng)力源的角色;在正常行駛或減速、制動(dòng)時(shí)充當(dāng)?shù)氖莾?chǔ)存能量的角色。

    三、電動(dòng)汽車(chē)電池組成

    燃料電池由陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)和隔膜構(gòu)成。燃料在陽(yáng)極氧化,氧化劑在陰極還原。如果在陽(yáng)極(即外電路的負(fù)極,也可稱燃料極)上連續(xù)供給氣態(tài)燃料(氫氣),而在陰極(即外電路的正極,也可稱空氣極)上連續(xù)供給氧氣(或空氣),就可以在電極上連續(xù)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),并產(chǎn)生電流。由此可見(jiàn),燃料電池與常規(guī)電池不同,它的燃料和氧化劑不是儲(chǔ)存在電池內(nèi),而是儲(chǔ)存在電池外部的儲(chǔ)罐中。當(dāng)它工作(輸出電流并做功)時(shí),需要不間斷地向電池內(nèi)輸人燃料和氧化劑并同時(shí)排出反應(yīng)產(chǎn)物。因此,從工作方式上看,它類(lèi)似于常規(guī)的汽油或柴油發(fā)電機(jī)。由于燃料電池工作時(shí)要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)送入燃料和氧化劑,所以燃料電池使用的燃料和氧化劑均為流體(氣體或液體)。最常用的燃料為純氫、各種富含氫的氣體(如重整氣)和某些液體(如甲醇水溶液),常用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體(如過(guò)氧化氫和硝酸的水溶液等)。

    燃料電池陽(yáng)極的作用是為燃料和電解液提供公共界面,并對(duì)燃料的氧化產(chǎn)生催化作用,同時(shí)把反應(yīng)中產(chǎn)生的電子傳輸?shù)酵怆娐坊蛘呦葌鬏數(shù)郊靼搴笤傧蛲怆娐穫鬏?。陰極(氧電極)的作用是為氧和電解液提供公共界面,對(duì)氧的還原產(chǎn)生催化作用,從外電路向氧電極的反應(yīng)部位傳輸電子。由于電極上發(fā)生的反應(yīng)大多為多相界面反應(yīng),為提高反應(yīng)速率,電極一般采用多孔材料并涂有電催化劑。

    電解質(zhì)的作用是輸送燃料電極和氧電極在電極反應(yīng)中所產(chǎn)生的離子,并能阻止電極間直接傳遞電子。隔膜的作用是傳導(dǎo)離子、阻止電子在電極間直接傳遞和分隔氧化劑與還原劑。因此隔膜必須是抗電解質(zhì)腐蝕和絕緣的物質(zhì),并具有良好耐潤(rùn)濕性。

    四、電池組

    電動(dòng)汽車(chē)電池組由多個(gè)電池串聯(lián)疊置組成。一個(gè)典型的電池組大約有96個(gè)電池,充電到4.2V的鋰離子電池而言,這樣的電池組可產(chǎn)生超過(guò)400V的總電壓。盡管汽車(chē)電源系統(tǒng)將電池組看作單個(gè)高壓電池,每次都對(duì)整個(gè)電池組進(jìn)行充電和放電,但電池控制系統(tǒng)必須獨(dú)立考慮每個(gè)電池的情況。如果電池組中的一個(gè)電池容量稍微低于其他電池,那么經(jīng)過(guò)多個(gè)充電/放電周期后,其充電狀態(tài)將逐漸偏離其它電池。如果這個(gè)電池的充電狀態(tài)沒(méi)有周期性地與其它電池平衡,那么它最終將進(jìn)入深度放電狀態(tài),從而導(dǎo)致?lián)p壞,并最終形成電池組故障。為防止這種情況發(fā)生,每個(gè)電池的電壓都必須監(jiān)視,以確定充電狀態(tài)。此外,必須有一個(gè)裝置讓電池單獨(dú)充電或放電,以平衡這些電池的充電狀態(tài)。

    電池組監(jiān)視系統(tǒng)的一個(gè)重要考慮因素是通信接口。就PC板內(nèi)的通信而言,常用的選項(xiàng)包括串行外設(shè)接口(SPI)總線、I2C總線,每種總線的通信開(kāi)銷(xiāo)都很低,適用于低干擾環(huán)境。另一個(gè)選項(xiàng)是控制器局域網(wǎng)(CAN)總線,這種總線在汽車(chē)應(yīng)用中被廣泛使用。CAN總線非常魯棒,具有誤差檢測(cè)和故障容限特性,但是它的通信開(kāi)銷(xiāo)很大,材料成本也很高。盡管從電池系統(tǒng)到汽車(chē)主CAN總線的連接是值得要的,但在電池組內(nèi)采用SPI或I2C通信是有優(yōu)勢(shì)的。

    私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后,部分試點(diǎn)城市的“再補(bǔ)貼”政策也隨即出臺(tái),新能源汽車(chē)消費(fèi)正逐步啟動(dòng)。面對(duì)廣闊的市場(chǎng)前景,國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中海油、中石化等巨頭紛紛跑馬圈地,各地掀起一股興建充電站的風(fēng)潮。

    截至目前,上海漕溪、深圳龍崗、成都石羊、唐山南湖、延安、鄭州、南寧等地已經(jīng)建成、在建或近期將開(kāi)建大量的充電站,其中上海計(jì)劃在三年內(nèi)達(dá)到5000個(gè)充電樁的規(guī)模;長(zhǎng)春計(jì)劃三年內(nèi)建成15個(gè)充電站和5000個(gè)充電樁……電池尺寸、充電接口是否統(tǒng)一?電池質(zhì)量能否過(guò)關(guān)?快速充電對(duì)電池的損害究竟有多大?等一系列問(wèn)題開(kāi)始暴露出來(lái)。

    五、電動(dòng)汽車(chē)電池基本分類(lèi)

    電動(dòng)汽車(chē)用電池為化學(xué)電源,它的分類(lèi)方法很多。按電解液分為:

    a. 堿性電池。即電解液為堿性水溶液的電池;

    b. 酸性電池。即電解液為酸性水溶液的電池;

    c. 中性電池。即電解液為中性水溶液的電池;

    d. 有機(jī)電解質(zhì)溶液電池。即電解液為有機(jī)電解質(zhì)溶液的電池。

    按活性物質(zhì)的存在方式分為:

    a. 活性物質(zhì)保存在電極上。可分為一次電池(非再生式,原電池)和二次電池(再生式,蓄電池);

    b. 活性物質(zhì)連續(xù)供給電極??煞譃榉窃偕剂想姵睾驮偕剂想姵?。

    按電池的某些特點(diǎn)分為:

    a. 高容量電池;

    b. 免維護(hù)電池;

    c. 密封電池;

    d. 燃結(jié)式電池;

    e. 防爆電池;

    f. 扣式電池、矩形電池、圓柱形電池等。

    盡管由于化學(xué)電源品種繁多,用途廣泛,外形差別大,使上述分類(lèi)方法難以統(tǒng)一,但習(xí)慣上按其工作性質(zhì)及存貯方式不同,一般分為四類(lèi):

    一次電池

    一次電池,又稱“原電池”,即放電后不能用充電的方法使它復(fù)原的電池。換言之,這種電池只能使用一次,放電后電池只能被遺棄了。這類(lèi)電池不能再充電的原因,或是電池反應(yīng)本身不可逆,或是條件限制使可逆反應(yīng)很難進(jìn)行。如:

    鋅錳干電池 Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2(C)

    鋅汞電池 Zn│KOH│HgO

    銀鋅電池 Zn│KOH│Ag2O

    二次電池

    二次電池,又稱“蓄電池”, 即放電后又可用充電的方法使活性物質(zhì)復(fù)原而能再次放電,且可反復(fù)多次循環(huán)使用的一類(lèi)電池。這類(lèi)電池實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)能量貯存裝置,用直流電將電池充足,這時(shí)電能以化學(xué)能的形式貯存在電池中,放電時(shí),化學(xué)能再轉(zhuǎn)換為電能。如:

    鉛酸電池 Pb│H2SO4│PbO2

    鎳鎘電池 Cd│KOH│NiOOH

    鎳氫電池 H2│KOH│NiOOH

    鋰離子電池 LiCoO2│有機(jī)溶劑│6C

    鋅空氣電池 Zn│KOH│O2(空氣)

    貯備電池

    貯備電池,又稱“激活電池”,是正、負(fù)極活性物質(zhì)和電解液不直接接觸,使用前臨時(shí)注入電解液或用其他方法使電池激活的一類(lèi)電池。這類(lèi)電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)變質(zhì)或自放電,因與電解液的隔離而基本上被排除,從而使電池能長(zhǎng)時(shí)間貯存。如:

    鎂銀電池 Mg│MgCl2│AgCl

    鈣熱電池 Ca│LiCl-KCl│CaCrO4(Ni)

    鉛高氯酸電池 Pb│HclO4│PbO2

    燃料電池

    燃料電池,又稱“連續(xù)電池”,即只要活性物質(zhì)連續(xù)地注入電池,就能長(zhǎng)期不斷地進(jìn)行放電的一類(lèi)電池。它的特點(diǎn)是電池自身只是一個(gè)載體,可以把燃料電池看成一種需要電能時(shí)將反應(yīng)物從外部送入電池的一種電池。如:

    氫燃料電池 H2│KOH│O2

    肼空燃料電池 N2H4│KOH│O2(空氣)

    必須指出,上述分類(lèi)方法并不意味著某一種電池體系只能分屬一次電池、二次電池、貯備電池或燃料電池。恰相反,某一種電池體系可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成不同類(lèi)型的電池。如鋅銀電池,可以設(shè)計(jì)成一次電池,也可以設(shè)計(jì)成二次電池,或貯備電池。以上就是電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的相關(guān)解析,希望能給大家?guī)椭?/p>

    

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