特斯拉电动汽车动力电池

1、LOGO GuiZhou University May ChenJiangSheng 陈陈 江江 生生 机研机研1402班班 特斯拉电动汽车动力电池 目录目录 电动汽车对动力电池的要求 特斯拉电动汽车对动力电池的选择 18650型锂电池介绍 特斯拉电动汽车动力电池管理 动力电池未来发展 GuiZhou University May ChenJiangSheng 电动汽车对动力电池的要求电动汽车对动力电池的要求 作为电动汽车用的动力电池,必须满足下列要求: 1) 能量密度高(w.h/kg)。单位质量或单位体积的电池 所能供给的能量。使用比能量高的电池体系有助于 降低动力电池的质量和体积，提高电动

2、汽车的有效 载量，乃至它的一次充电续驶里程。 2) 比功率大(w/kg)。指单位质量或单位体积电池所能 输出的功率,比功率越高，则单位时间电池的输出 能量越大，电动汽车的加速性能和爬坡性能就愈优 越。 GuiZhou University May ChenJiangSheng 3) 循环或使用寿命长。循环寿命越长，则电池在正常使 用周期内支撑电动汽车行驶的里程数就越多，有助于降 低车辆使用期内的运行成本。 4）安全性好。能够有效避免因泄漏、短路、撞击、颠簸 等引起的起火或爆炸等危险事故发生，确保汽车在正常 行驶或非正常行驶过程中的安全。 5）价格低廉。包括材料来源丰富，电池制造成本低，以 使降

3、低整车价格，提高电动汽车的市场竞争力。 电动汽车对动力电池的要求电动汽车对动力电池的要求 GuiZhou University May ChenJiangSheng 特斯拉对动力电池的选择特斯拉对动力电池的选择 对于目前任何一种动力电池来说，如要完全满足上 述要求，显然存在一定的困难。在实际选择电池时，往 往根据汽车本身动力系统的要求，侧重于电池的某一部 分指标。 GuiZhou University May ChenJiangSheng 18650钴酸锂电池 特斯拉对动力电池的选择特斯拉对动力电池的选择 GuiZhou University May ChenJiangSheng 各电动汽车性

4、能比较 特斯拉对动力电池的选择特斯拉对动力电池的选择 GuiZhou University May ChenJiangSheng 百公里加速度对比 特斯拉对动力电池的选择特斯拉对动力电池的选择 GuiZhou University May ChenJiangSheng 锂离子电池基本上解决了蓄电池的2个技术难题， 即容量低和充放电寿命短的问题，同时锂离子电池具 有高电池单体电压、高比能量和能量密度，工作时稳 定特性。 电池性能对比 v 18650型电池是锂离子电池的鼻祖，早在上世纪70年代，英 国宾汉顿大学Whittingham女士就发明了18650型电池，其 中18表示直径为18mm，65表

5、示长度为65mm，0表示为圆柱形 电池。但是，将这种直径18mm、高65mm的圆柱形锂电池用 在汽车上Tesla是第一个吃螃蟹的人。 GuiZhou University May ChenJiangSheng 18650型钴酸锂电池型钴酸锂电池介绍介绍 18650型钴酸锂电池型钴酸锂电池介绍介绍 18650型钴酸型钴酸锂电池规格锂电池规格 GuiZhou University May ChenJiangSheng 电池充电过程电池充电过程 充电开始时，应先检测待充 电电池的电压，如果电压低 于3V，要先进行预充电，充 电电流为设定电流的1/10。 电压升到3V后，进入标准充 电过程。 标准充电

6、过程为：以设定电流进行恒流充电，电池电 压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为 4.20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定 充电电流的1/10时，充电结束。 GuiZhou University May ChenJiangSheng 电池放电特性电池放电特性 从放电曲线可知：电池在放电过程中电压较平稳，而 且能维持在一个较高的值。 这样电池就能持续高效地为电动汽车提供动力，从而 获得加速和爬坡性能。 锂电池放电特性 GuiZhou University May ChenJiangSheng Tesla起初也尝试了市 面上超过300种电池，包括 板型和方型电池，最终选择 了松

7、下的18650电池，一方 面，18650的能量密度更大 且稳定性与一致性更好。另 一方面，18650可以有效降 低电池系统的成本（全球每 年生产数十亿个18650电池， 安全级别不断提高）。 GuiZhou University May ChenJiangSheng 18650型型钴酸钴酸锂电池组成锂电池组成 正极片：LiCoO2 、导电剂、 粘合剂、铝箔 负极片：具有特殊结构C材、 导电剂、粘合剂、铜箔 微孔隔膜：多孔聚丙稀/聚 乙烯复合膜 有机电解液：LiClO4-PC （碳酸丙烯酯） 外壳及配件: 铝壳、铝塑膜， 铝镍复合带。 GuiZhou University May ChenJia

8、ngSheng 锂电池工作原理锂电池工作原理 充电时，正极LiCoO2 中的锂离子迁出，经 过电解液，嵌入石墨 的碳层间，在电池内 形成锂碳层间化合物； 放电时，过程刚好相 反，即锂离子从石墨 负极的层间迁出，经 过电解液，进入正极 LiCoO2中。 6 21-X2 21-X2X6 + 6 X 充 电 放 电 电 池 的 各 电 极 反 应 和 电 池 的 总 反 应 分 别 为 ： 负 极 ： 6 C + x L i + x eL iC 正 极 ： L i C o OL iC o Ox L ix e 电 池 总 反 应 ： L i C o OCL iC o OL iC GuiZhou Uni

9、versity May ChenJiangSheng 特斯拉电动汽车动力电池管理特斯拉电动汽车动力电池管理 18650钴酸锂电池，与磷酸铁锂电池相比，这种电 池虽然技术较为成熟，功率高、能量密度大，且一致 性较高，但安全系数较低，热特性较差。 18650钴酸锂电池存在安 全风险是不争的事实， 而Tesla的秘密武器在于 其电池管理系统。Tesla Roadster的电池系统包 含6831节小电池，其解 决方案是将这6831节2安 时左右的松下18650封装 电池通过串联和并联结 合在一起。 GuiZhou University May ChenJiangSheng 特斯拉电动汽车动力电池管理特

10、斯拉电动汽车动力电池管理 用分层次管理的办法控制这6831节小电池以及电压和温度： 69个18650电池被并联封装成一个电池砖； 99个电池砖串联成一个电池片； 11个电池片组成一个电池包，总计6831节。 GuiZhou University May ChenJiangSheng 特斯拉电动汽车动力电池管理特斯拉电动汽车动力电池管理 同时他们在每个电池单元、每个电池砖、每个电 池片的两端均设置有保险丝，一旦电池过热或者电流 过大则立刻融断，断开输出。 而且在每个电池片上，均设置有BMB (Battery Monitor board)即电池监控板，用以监控每个电池砖 的电压，温度以及整个电池片的输出电压。在整个电 池包上，设置有BSM （Battery System Monitor),用 以监控整个电池包的工作环境。包括电池包的电流、 电压、温度、湿度、方位、烟雾等。 GuiZhou University May ChenJian