新能源汽车储能装置介绍课件

1、项目四 认知新能源汽车核心技术【新能源汽车概论】目录CONTENTS01学习目标02知识储备03实训案例04课堂练习学习重点学习重点1 12 2动力电池的种类、结构、功用和特点能够在汽车中找到动力电池的安装位置，指出动力电池系统的各组成部件，并熟悉其相互之间关系。0101 PART ONELearning target学习目标Learning target学习目标学习目标掌握动力电池的种类及结构、功用1234了解动力电池的性能指标及动力电池的要求了解超级电容的组成，分类及优点了解飞轮储能器的组成及优点5能够在汽车中找到动力电池的安装位置，指出动力电池系统的各组成部件0202 PART TWOK

2、nowledge preparation知识准备知识储备 新能源汽车发展总体将遵循节能、环保两大趋势，逐步实现对化石燃料的替代。目前，混合动力车、插电式混合动力车和纯电动车的批量生产和获得更多市场份额的主要障碍是储能装置（动力源）。所用的储能装置必须具有性能高、寿命长、安全、廉价等特点。寿命长安全廉价性能高新能源汽车科技发展中的核心问题知识准备1. 动力电池1.1 动力电池概述 纯电动汽车的主要部件电机的驱动电能，来源于车载可充电动力电池或其他能量储存装置。知识准备1. 动力电池1.1 动力电池概述 荣威E50采用的是美国A123电池单体，电池额定容量60Ah，额定电压DC 300.3 V，电

3、池包总能量18.018kWh，电池包总重量230Kg。 采用水冷却方式，由独立电动水泵、散热器、储液罐等组成。知识准备1. 动力电池1.1 动力电池概述（HV普锐斯） HV电池 (电池模块) 电池管理系统服务插销连接器HV 接线盒总成HV电池冷却风扇(无电刷)1. 动力电池1.1 动力电池概述知识储备34 电池模块电池模块电池模块(6 cell = 7.2 V)单元 (1.2 V)+ - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +HV接线盒总成服务插销34 电池模块HV电池 (电池模块) 6 单元 (7.2 V) x 34 模块=

4、 DC 244.8 V1. 动力电池1.1 动力电池概述知识储备服务插销服务插销互锁开关主保险丝服务插销服务插销主保险丝互锁开关19 电池模块9 电池模块+-1. 动力电池1.1 动力电池概述 电池应用的过程是电能输入转化为化学能存储，再以电能形式输出的能量转换过程。电能输入电能输出知识储备1. 动力电池1.2 动力电池的组成正极活性物质负极活性物质外壳电解液隔膜知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标电压输出效率容量自放电率内阻放电倍率能量使用寿命功率制作成本 电池作为电动汽车的储能装置，在电动汽车上发挥着重要作用。动力电池性能的提高是电动汽车发展的关键技术之一。它既是目前普及电动汽车的

5、瓶颈，也是电动汽车能否与传统内燃汽车竞争的重要因素之一。知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标电压12345开路电压 开路电压是指电池在没有负载情况下的端电压。端电压 电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差。额定电压 额定电压是电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。充电终止电压 蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态。放电终止电压 放电终止电压是指电池放电时允许的最低电压。知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标1234容量理论容量 理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得到的最高理论值。实际容量 实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量，它等于放电电流与放电时

6、间的乘积，单位为Ah。标称容量 标称容量是用来鉴别电池的近似安时值。额定容量 额定容量也叫保证容量，保证电流在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标内阻电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力。知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标1234能量理论能量 理论能量是电池的理论容量与额定电压的乘积，指一定标准所规定的放电条件下，电池所输出的能量。实际能量 实际能量是电池实际容量与平均工作电压的乘积，表示在一定条件下电池所能输出的能量。比能量 比能量也称质量比能量，是指电池单位质量所能输出的电能，单位是wh/kg。能量密度 能量密度也称体积比

7、能量，是指电池单位体积所能输出的电能，单位是Wh/L。知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标功率比功率1功率密度2 比功率是指单位质量电池所能输出的功率，也称质量比功率，单位为W/kg或kW/kg。 功率密度是指单位体积电池所能输出的功率，也称体积此功率，单位为W/L或kW/L。知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标 动力电池作为能量存储器，充电时把电能转化为化学能储存起来，放电时把化学能转化为电能释放出来。输出效率知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标 自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失的速度。自放电率知识储备1. 动力电池1.3 电池

8、的性能指标 电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示，即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示。放电倍率知识储备1. 动力电池1.3 电池的性能指标 使用寿命是指电池在规定条件下的有效寿命期限。电池发生内部短路或损坏而不能使用，以及容量达不到规范要求时电池使用失效，这时电池的使用寿命终止。使用寿命知识储备1. 动力电池1.3电池的性能指标 电池的制作成本也是一个重要的指标，电动汽车发展的瓶颈之一就是电池价格过高。制作成本知识储备1. 动力电池1.4 电动汽车对动力电池的要求01020304比能量高0506充放电效率高使用成本低比功率大安全性好相对稳定性好

9、知识储备1. 动力电池1.5 常见动力电池铅酸蓄电池镍氢电池磷酸铁锂电池三元锂电池知识储备1. 动力电池（1）铅酸蓄电池的特点1深放电循环寿命短3比能量差2价格低廉4快速充电性能差知识储备1. 动力电池（1）铅酸蓄电池基本结构知识储备1. 动力电池（2）镍氢电池的特点碱性蓄电池高比能量高功率大电流放电可循环充放电无污染等优点商业化高知识储备1. 动力电池（2.1）镍氢电池基本结构知识储备1. 动力电池（3）磷酸铁锂电池的特点充放电效率相对较高历史短安全性高热稳定性好工作温度范围宽广125341. 动力电池（3）磷酸铁锂电池的结构知识储备1. 动力电池（4）三元锂电池的特点安全性高、适合做动力电

10、池或小型电池在笔记本电池领域广泛使用国内外小型的高倍率动力电池大部分使用三元正极材料重量能量密度高01020304单体电池容量很小05知识储备1. 动力电池（4）三元锂电池的结构知识储备2. 超级电容（1） 超级电容 超级电容器，又名电化学电容器、双电层电容器。是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。知识储备1.5.2 其它储能装置（1） 超级电容的基本结构聚四氟乙烯载体压有活性物质的泡沫镍集电极聚丙烯电池隔膜 2. 超级电容知识储备（1） 超级电容的分类法拉第准电容双电层电容超级电容2. 超级电容知识储备2.3 超级电容器的优点01功率

11、密度高工作温度范围宽充放电循环寿命长储存寿命长充电时间短特殊的功率密度和适度能量密度02060503042. 超级电容知识储备2.4 超级电容器的发展现状国家公司/研究机构使用技术电容参数比能量（Wh/kg）比功率（W/kg）美国Maxwell碳微粒电极，有机电解液3V8000-2000F3-4200-400铝箔附着碳布电极，有机电解液3V，130F3500Los Alamos国家实验室导电聚合物电极，有机电解液2.8V，0.8F1.22000俄罗斯ELIT碳微粒电极，有机电解液450V（多个单体），0.5F1900-1000ESMA混合型（NiOx）/碳电极，KOH电解液1.7V（单体）17

12、V（模块）8-1080-100日本Panasonic碳微粒电极，有机电解液3V，800-2000F3-4200-400NEC碳微粒电极，水基电解液5-11V（多个单体）1-2F0.55-10法国Saft碳微粒电极，有机电解液2.8V,3500 F63000韩国 碳微粒电极，有机电解液2.3V,1200F2.7V，1200F5.852002. 超级电容知识储备3. 飞轮储能器（2）飞轮储能器飞轮储能器的结构美国宇航局（NASA）设计的飞轮储能系统知识储备（2）飞轮储能器的优点能量密度高体积小、质量轻工作温度范围广能量转换率高使用寿命长低损耗、低维护3. 飞轮储能器知识储备（2） 飞轮储能器的应用

13、在电动汽车领域，飞轮储能器非常适合应用于混合动力车辆中。作为一种新兴的储能方式，飞轮电池拥有传统化学电池无法比拟的优点，它非常符合未来储能技术的发展方向。3. 飞轮储能器知识储备 各类电池性能铅酸电池镍镉电池（Ni-Cd）镍氢电池（Ni-MH）锂电池额定电压(V)21.21.23.2/3.6/3.7重量能量密度(W.h/kg)253040556090120200体积能量密度（W.h/L）6580150180300350350400最佳工作温度()-4060-2060-2045045安全性安全安全安全有一些隐患环保铅污染镉污染环保环保记忆效应有有轻度无循环寿命（次）200300500100050

14、01500电池成本(RMB/Wh)0.61.02.02.62.53.82.03.5充电器成本低(稳压源)一般（恒流源）一般（恒流源）高(恒流恒压)1.5.3 常见动力电池性能比较（1）常见动力电池性能比较 各类电池性能钴酸锂电池锰酸锂电池三元锂电池磷酸铁锂电池额定电压(V)3.63.73.63.73.63.73.23.3重量能量密度(W.h/kg环寿命（次）600600600800安全性低较高较高高记忆效应无无无无热稳定性不稳定较稳定较稳定稳定原料成本髙昂较低较低低（2）锂离子电池性能比较1.6动力电池系统功用与结构组成 动力电池系统主要由动力电池组件、高压控制盒、车

15、载充电器、DC/DC转换器、动力电池充电系统（快充、慢充）等部件组成。纯电动汽车电源系统主要组成知识准备1. 动力电池 动力电池系统主要由动力电池模组、电池管理系统、动力电池箱及辅助元器件、加热和冷却系统等五部分组成。1.6.1动力电池组件知识准备1. 动力电池 电池单体：构成动力电池模块的最小单元。一般由正极、负极、电解质及外壳等构成；实现电能与化学能之间直接转换。电池模块：一组并联的电池单体的组合，该组合额定电压与电池单体的额定电压相等，是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可作为一个单元替换。模组：由多个电池模块或单体电芯串联组成的一个组合体。 （1）动力电池模组单体电池单体电

16、池电池模块电池模组知识准备1. 动力电池1.1 动力电池概述 北汽EV160动力电池系统的单体电芯电压范围为2.5V3.7V，动力电池系统的总电压工作范围为：255V-372V。 动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压单体电芯串联数；动力电池系统的容量=单体电芯容量单体电芯并联数量；动力电池系统总能量=动力电池系统的额定电压动力电池系统容量。项目参数零部件号E00008217额定电压320V电芯容量66Ah额定能量25.6kWh总质量278kg工作电压范围220400V能量密度76Wh/kg比亚迪秦动力电池组模组连接（2）动力电池箱体 动力电池箱体是支撑、固定、包围动力电池箱体的组件，主要由

17、上盖、下托盘、过渡件、护板等部件组成。（3）电池管理系统动力电池管理系统是对动力电池进行监控和管理，是保护和管理动力电池组件的核心部件。北汽EV160动力电池管理系统如下图。高压盒高压盒主控制盒主控制盒动力电池管理控制器动力电池管理控制器辅助元器件主要由主（正、负）继电器、预充继电器、预充电阻、加热继电器、电流传感器、熔断丝、高低压插接件、高低压线束等组成（4）辅助元器件（5 5）动力电池加热与冷却系统动力电池加热与冷却系统1.6.2 DC/DC转换器DC/DC转换器（又称“变压器”），一般位于前机舱内，主要用于将动力电池的高压直流电逆变为高压、高频交流电，通过变压器转变为低压、高频交流电，最

18、后通过整流滤波转换为12V低压直流电给低压蓄电池充电及整车低压用电系统供电。动力电池高压控制盒DC/DC转换器低压蓄电池图4-18 DC/DC转换器工作原理高压控制盒低压蓄电池动力电池慢充口DC/DC转换器电机控制器纯电动汽车车载充电机位于前机舱或后尾箱内，主要是将220V交流电转变为动力电池所需要直流电，实现动力电池的充电。1.6.3车载充电机交流充电口（慢充）车载充电器高压配电箱动力电池车载充电器位置及工作系统图仪表电池管理器车载充电器1.6.4高压控制盒高压控制盒将动力电池组的高压直流电的输出分配给整车高压电器使用，也将车载充电器或快充的电能转换给动力电池所需要电能储存。高压控制盒有熔断

19、丝，可实现对高压电器的保护及切断。一般高压控制盒连接快充、动力电池组件、电机控制器、车载充电器、DC/DC转换器、其它高压插件（如PTC加热器、空调压缩机）等。高压控制盒PDU电池高压分配单元、车载充电器北汽EV160高压控制盒吉利帝豪EV450高压分配单元1.6.5高压维修开关在电动车辆需要维修时，把手动维修开关与电池包脱离，使高压设备断电，以保证维修安全，另外当动力电池放电电流过大或短路时，维修开关熔断丝熔断，保证高压安全。高压维修开关比亚迪秦高压维修开关接通状态0303 PART THREETraining case实训案例实训案例北汽北汽EV160EV160汽车整车汽车整车实训车辆1. 操作准备1.操作前的准备举升机北汽EV160动力电池实训案例1. 操作准备2.1 动力电池位置认知1 1举升车辆2 2观察动力电池所在位置实训案例1. 操作准备2.2 动力电池结构认知2. 操作步骤北汽EV160动力电池结构实训案例先查找资料，初步认知北汽EV160动力电池的组成及各组成位置。1 12.2 动力电池结构认知2. 操作步骤实训案例在动力电池上找到动力电池保险丝盒所在的位置，并观察其结构。2 2北汽EV160保险丝位置2.2 动力电池结构认知2. 操作步骤实训案例找到动力电池BMS电源控制系统所在位置，并观察各部件结构。3 3北汽EV160动力电池组件位