第3章 电动汽车能量源1

1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 1 页 3. 1 动力电池概述动力电池概述 3. 2铅酸蓄电池铅酸蓄电池 3. 3二次锂电池二次锂电池 3. 4镍氢蓄电池镍氢蓄电池 3. 5钠硫蓄电池钠硫蓄电池 3. 6燃料电池燃料电池 3. 7其它储能装置其它储能装置 3. 8电池性能的检测方法电池性能的检测方法 3. 9电池组的选择与设计电池组的选择与设计 3. 10电池的技术水平和发展方向电池的技术水平和发展方向规格严格 功夫到家（

2、威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 2 页充电式混合动力电动汽车电动汽车结构规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 3 页“增程式”电动汽车 电动汽车结构规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBI

3、LE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 4 页长/宽/高（mm） 3524/1560/1494整备质量（Kg） 950额定/峰值功率（Kw） 18/35最大扭矩(Nm) 120电池 锂电池 340V 50Ah最高车速（km/h） 120续驶里程 (km) 150百公里能耗(Kwh) 10奔奔纯电动轿车 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 5 页 高压电源l动力电池组是供电机工作的唯一动力电源

4、，提供约150380V高压直流电。l 空调系统的空压机，动力转向系统的油泵和制动系统的真空泵等，也需要动力电池组提供动力电能。 低压电源l动力电池组通过DC/DC转换器，供应12V或24V低压电，并储存到低压电池组中。l低压电池组是仪表、照明和信号装置等工作的电源。奔奔纯电动轿车结构CAN线高压线低压线规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 7 页 第一代EV电池：铅酸电池 优点：技术成熟，成本低。 缺点：比能量和比功率低20小时

5、率容量(C20(Ah)：36 额定电压(v)：12 V长*宽*高(mm)：197 *130 * 202 参考重量 (kg)： 10.6市场价：￥500.00(约)规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 8 页 第二代高能电池： 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池 锌空气电池 优点：比能量和比功率都比铅酸电池高 缺点：复杂的电池管理系统和温度控制系统，成本高镍氢电池锂离子电池规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITU

6、TE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 9 页卡宴S Hybrid 镍氢电池组位于后备箱下方 240个独立单元288伏电压1.7千瓦时能量在纯电动模式下行驶大约2km最高车速60km/h 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 10 页 第三代电池：飞轮电池、超级电容器 u优点: 效率高，充电和放电方便迅速u不足：处于研制阶段规

7、格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 11 页3. 1. 1化学电池的基本组成化学电池的基本组成3. 1. 2电池的基本常识电池的基本常识3. 1. 3电池的种类电池的种类3. 1. 4电池的性能指标电池的性能指标 3. 1. 5 各种车用电池的性能比较各种车用电池的性能比较规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING

8、汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 12 页电极（正极和负极）一般由活性物质和导电骨架组成 电解质在电池内部阴、阳极之间担负传递电荷（带电离子）的作用 隔膜阴、阳极之间起到绝缘作用的薄膜、板材或胶状物等 外壳盛放和保护电池电极、电解质、隔膜的容器 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 13 页 1. 电池的组合 蓄电池作为动力源，一般要求有较高的电压和电流，所以需要将若干个单体电池通过串联、并联与复联的方式组合成电池

9、组使用。 电池组合中对单体电池性能有严格的要求，在同一组电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽可能一致的单体电池。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 14 页 2. 电池的放电 电池放电是将电池内储存的化学能以电能方式释放出来的过程，即电池向外电路输送电流。l 放电深度（Depth of discharge DOD） 电池使用过程中 ，实际放电容量与额定容量的百分比来。l 放电率 指放电时的速率，常用时率或倍率表示。p 时率

10、是指一定的放电电流放完额定容量所需的小时数p 倍率是指规定时间内放出其额定容量时所输出电流的数值与 额定值的倍数。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 15 页20Ah容量的电池，20安培放电一小时放完，为1小时率（1H），1C倍率放电10H率，就是放电电流减少到1C的1/10, 就是0.1C放电，对应的电流为2安培 20H率，就是放电电流减少到1C的1/20, 就是0.05C放电，对应的电流为1安培 放电时率 倍率规格严格 功

11、夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 16 页问题：若电池额定容量为12Ah，充满电后以2C倍率 放电10分钟，估算放电量。电流强度： 12Ah2/h =24A放电量： 24A（10/60）h =4 Ah 分析：规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 17 页 3. 电池的充电

12、 电池充电是将外部电源输入蓄电池的直流电能转换为化学能储存起来的过程。l充电特性 充电时蓄电池的电流、电压与时间之间的关系。l完全充电 蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全荷电状态。l充电率 指充电时的速率，也用时率和倍率来表示。l充电方式：恒压充电，恒流充电，涓流充电，浮充电规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 18 页%100额CCSOCttl蓄电池的荷电状态（state of charge ） p 蓄电池充放电后剩余

13、的容量与全荷电容量的百分比。p SOC=0表示电池放电完全；SOC=1表示电池完全充满。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 19 页假设在t时间内，电池以恒定电流放电，在时刻n其电池时间容量为： C为t时间内电池的放电量。转化为积分形式： 由上式可估算出t时刻电池SOCt： 安时法确定SOCCCCnn1ttdttiCC00)(额CdttiSOCSOCtt00)(规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE

14、 OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 20 页 4. 电池的极化 极化是电池由静止状态转入工作状态产生的电池电压、电极电位的变化现象。极化现象反映了由静止状态转入工作状态能量损失的大小，极化损失越小越好。 极化现象也可理解为对平衡现象的偏离。热力学平衡过程与可逆现象紧密相连。可逆过程或平衡过程的变化率是很小的，但实际过程必须有一定的速率，有时还要求有很高的速率。 常见的极化现象有阳极极化、阴极极化、欧姆极化（电阻极化）、浓差和电化学极化等。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INS

15、TITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 21 页 5. 记忆效应 记忆效应是指电池在没有完全放电之前就重新充电，电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上，但在以后的放电过程中，电池将只记得这一低容量。 同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池容量逐渐变低。主要表现在镍镉电池中。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOM

16、OBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 22 页 电池是电力汽车的动力源，是能量的存贮装置。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键是开发住比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的电池。电动汽车动力电池化学电池物理电池生物电池规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 23 页生物电池 利用生物（如生物酶、微生物或叶绿素等）分解反应过程中表现出来的带电现象所进行的能量转换 酶电池、微生物电池、生物

17、太阳电池物理电池 利用物理原理制成，能在一定条件下实现直接能量转换 太阳能电池、飞轮电池、核能电池、温差电池、超级电容化学电池 将化学反应产生的能量直接转换为电能的装置 原电池、蓄电池、燃料电池、（超级电容）规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 24 页化学电池分类方式： 1. 按电池的电解液种类 碱性电池、酸性电池、中性电池、有机电解液电池 2. 按电池的正负极材料 锌系列电池、镍系列电池、铅系列电池、锂系列电池、 二氧化锰系

18、列电池、空气系列电池 3. 按电池功能 一次电池、二次电池、燃料电池、贮备电池 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 25 页锌锰干电池 铅酸蓄电池 化学电池规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 26 页车用化学电池结构比较 结构结构类型类型正极负极电解液隔板铅酸

19、电池PbO2 纯铅 硫酸溶液玻璃棉材料 镍氢电池NiOOH 吸氢合金 KOHNiOH 溶液 维尼纶无纺布 锂离子电池LiCoO2 锂碳化合物 有机溶剂 聚烯烃薄膜 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 27 页物理电池3.6V太阳能电池草坪灯美国BOOSTCAP超级电容器(125V) 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGIN

20、EERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 28 页电动机发电机飞轮输入电能输出电能机械能飞轮储能原理威廉姆斯的电驱飞轮 物理电池规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 29 页飞轮电池轴承电机轴承真空容器飞轮电力电子装置超级电容器物理电池规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程

21、学院电动汽车技术与原理 第 30 页生物电池阳极反应：葡萄糖葡萄糖酸+2H+2e- 阴极反应：H2O2+2H+2e-2H2O 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 31 页 1. 电池的容量 电池的容量是指完全充电的蓄电池在规定条件下所释放的总电量，常用字母C来表示，其单位为安培时（Ah）。 电池容量通常有以下几种：理论容量，额定容量，可用容量，剩余容量。 2. 电池的能量 电池的能量是指在一定标准所规定的放电条件下，电池对外做

22、功所能输出的电能，其单位为瓦时（Wh）或千瓦时（kWh）。 电池的能量通常有如下几种：总能量，充电能量，放电能量。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 32 页3. 能量密度与功率密度 分别指从蓄电池的单位质量（或体积）所获取的电能与输出功率，也分别被称为比能量与比功率。 （1）质量能量密度，也称质量比能量，单位为Wh/kg。 （2）体积能量密度，也称体积比能量，单位为Wh/L。 （3）质量功率密度，也称质量比功率，单位为W/k

23、g。 （4）体积功率密度，也称体积比功率，单位为W/L。 l功率密度决定汽车的加速性、爬坡性和最高车速。l能量密度决定汽车一次充电后的续驶里程。 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 33 页比亚迪e6 铁电池，重达600公斤 能量密度100瓦时/千克一次充电 60度 比亚迪e6 铁电池规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGI

24、NEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 34 页众泰朗悦电动车的电池电池重量60*4=240kg续驶里程200公里 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 35 页日产的LEAF 能量24千瓦时，336KG，能量密度140瓦时/KG通用雪佛兰Volt 能量为16千瓦时，181.4KG，能量密度88瓦时/KG比亚迪E6 能量为60千瓦时，600KG，能量密度100瓦时/KG2015年 能量密度150，电池组12

25、5 200公斤电池组25度电，续航里程100-250公里2020年 能量密度200，电池组180 200公斤电池组36度电，续航里程250-400公里电池能量密度发展预测规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 36 页4. 电池的开路电压 蓄电池处于开路状态下电极两端的电位差称为开路电压，一般用高内阻的电压表或万用表测量。5. 电池的内阻 电池放电时的内阻包括欧姆内阻和极化电阻。l欧姆内阻是电池中各组成部分的电子导电阻力、离子导电

26、阻力及接触电阻之和，与电极结构和装配工艺有关。l极化电阻是电极反应形成的，与电极反应本质及材料有关。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 37 页6. 电池的工作电压、放电终止电压和放电曲线 电池工作电压是指电池放电时，电池两极之间的电位差，也叫放电电压或端电压。工作电压应等于其开路电压减去电池内阻的压降。与放电制度有关。 放电制度是指电池放电时所规定的各种条件，主要包括放电方式（指连续或间断）、放电电阻、放电电流、放电时间、放

27、电终止电压及放电环境温度等。 放电曲线表示在一定放电条件下，连续放电时电池的工作电压随时间变化的关系曲线。 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 38 页实际电压源与外电路的联接。电压源US、电流I及其端电压U的关系为这是表征直流电压源端电压U和电流I的外特性方程。US、R0是常数，从外特性方程可知，电源开路时，I=0，U= US；电源短路时，U=0，I=ISUS/ R0。端电压 开路电压 电动势开路时，U= US ，I=0，短

28、路时，U=0，I=ISUS/ R0 U=US-IR0 I=US/(R+R0)规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 39 页常用化学电池电压指标 指标类型类型额定电压(v)放电终止电压(v)充电终止电压(v)铅酸电池1.75 2.7镍氢电池.21 1.5 锂离子电池3.63 4.25 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINE

29、ERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 40 页电池放电曲线 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 41 页7. 电池的寿命 电池的寿命是指电池使用时间或充电循环次数所表示的电池耐用性。 循环充电电池经历一次充电和放电的过程，称为一个循环或一个周期。在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能经受的循环次数，称为蓄电池的循环寿命。8. 电池的温度特性 环境温度是影响电池性能的重要因素。电池对环境温

30、度及温度升高的情况都比较敏感。大部分都要求在较狭窄的温度范围内工作，才能保持较高的性能，否则就会损坏。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 42 页 电动汽车动力电源的主要要求有比功率高、比能量大、循环寿命长、安全可靠、成本低、对使用环境温度要求低、能量转换效率高、对环境污染小等。 电动汽车的未来发展很大程度决定于动力电池的各项性能。为便于选取，有必要对各类车用动力电池的性能优缺点做集中比较。 各类车用动力电池的性能比较表 各类

31、车用动力电池的性能比较表（续）返回规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 45 页3. 2. 1 铅酸蓄电池的结构和原理3. 2. 2 铅酸蓄电池的充放电特性3. 2. 3 铅酸蓄电池的种类及现状3. 2. 4 铅酸蓄电池的应用3. 2 铅酸蓄电池铅酸蓄电池规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工

32、程学院电动汽车技术与原理 第 46 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 47 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 48 页基本结构 正极板、隔板、负极板 正极板表面上附着一层褐色的二氧化铅 负极板是海绵状的铅板，颜色为深灰色 电解液是浓度为（2737）%的

33、稀硫酸水溶液 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 49 页l极板极板由栅架和活性物质组成由栅架和活性物质组成 分为正极板和负极板； 以铅锑合金浇铸成的栅架为骨架； 栅架上填充活性物质制成极板。 活性物质正极板正极板深棕色的二氧化铅(PbO2)，负极板负极板海绵状、青灰色的纯铅(Pb)。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGI

34、NEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 50 页普通型放射型规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 51 页极板组单格蓄电池极板组12V蓄电池极板组l极板组极板组 负极板比正极板多一块负极板比正极板多一块规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 5

35、2 页 极板组极板组规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 53 页l隔板u正、负极板之间装有绝缘隔板，以防止极板之间短路。u隔板有许多微孔，让电解液畅通无阻。隔板一面平整，一面有沟槽。u沟槽面对着正极板。使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。u隔板材料有木质隔板、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTIT

36、UTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 54 页64%蒸馏水H2O+36%硫酸H2SO4=电解液密度：1.000密度：1.835密度：1.265电解液密度对蓄电池的容量和寿命影响大。密度大可以提高蓄电池的容量，减少结冰的危险。但粘度增加，流动性变差，使蓄电池的容量下降，而且腐蚀作用增强，降低极板和隔板的寿命。l电解液电解液u化学纯的硫酸化学纯的硫酸（H2SO4）和蒸馏水蒸馏水（H2O）按一定比例配制而成的硫酸水溶液。u密度为1.241.31克/立方厘米。规格严格 功夫到家（威海）（威海）H

37、ARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 55 页 壳体采用耐酸、耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构。 壳体内分成个互不相通的单格，每个单格内装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池。 壳体底部有凸起的筋，用来支撑极板组，并使极板上脱落的活性物质落入凹槽，防止极板短路。l壳体规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽

38、车技术与原理 第 56 页联条：串联各单格电池 ， 材料为铅。加液孔盖：u蓄电池的每一个单格都有一个加液孔，加注电解液和检测电解液密度；u孔盖上有通气孔，应经常保持畅通，随时排除蓄电池化学反应放出的氢气和氧气，防止外壳胀裂和发生事故。l附件附件联条加液孔盖规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 57 页基本原理l电池两端加上负荷时，在电池外部，电路电子流动形成电流，而在电池内部，化学能转换为电能，电以离子的形式从一个电极到另一个电

39、极。l正电极在放电时，外界电路接收电子，形成还原反应；负电极释放电子到外界电路，形成氧化反应；电解液的作用是给正负电极之间流动的离子创造一个液体环境，或者说充当离子流动的介质作用。 化学反应方程式：22442Pb+PbO +2H SO2PbSO +2H O规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 58 页1.1.电动势的建立电动势的建立正极板：正极板：PbO2 Pb4+ Pb4+2ePb2+ 2.0V负极板：负极板： Pb-2ePb

40、2+ -0.1V两极板之间的电动势为两极板之间的电动势为2.1V规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 59 页负极：负极：Pb-2ePb2+ Pb2+SO42-PbSO4 附在阴极板上附在阴极板上222PbO4H2ePb2H O2.放电时化学反应正极： Pb2+ +SO42-PbSO4 附在附在阳极阳极板上板上 OH2PbSO2SOH2PbOPb24422电解液中：H+OH-H2O SO4 2+减少 电解液浓度降低规格严格 功夫

41、到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 60 页244SOPbe2PbSO3.充电时化学反应e2SOH4PbOOH2PbSO2422442224SOH2PbOPbOH2PbSO2阳极的氧化反应为阴极的还原反应为充电时的总反应为 随着电流的通过，在阴极上变成蓬松的金属铅，在阳极上变成黑褐色的二氧化铅，溶液中有 生成。 42SOH规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUT

42、OMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 61 页4.水的电解l充电时，随着电池端电压升高，水开始被电解；l阳极给出电子，阴极得到电子，从而形成了回路电流；l端电压越高，电解水也越激烈，此时充入的大部分电荷参加水电解，形成活性物质很少；l当电压达到约2.39V/单体时，水的电解不可忽视。 e2H2O21OH222He2H2规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 62 页 多变量 影响电池

43、充放电的因素很多，诸如电池中电解液的浓度、正负极板的活性物质状态及活跃程度、环境温度、电池内部的压力，以及带孔隔板的质量等。 非线性 铅酸蓄电池的充电过程最大可接受充电电流随时间成指数规律下降。 离散性 随着放电状态、使用时间和放置时间长短的不同，相同类型的不同电池所表现出来的充电曲线也不尽相同，所以不能按照同一种方式充电。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 63 页 指蓄电池在静止状态(不充电也不放电)下正负极板之间的电位差

44、(即开路电压) 。 它的大小与电解液的相对密度和温度有关，当相对密度在1.0501.300的范围内时，可由下述经验公式计算其近似值： E0=0.85十25摄氏度的电解液相对密度 25密度测量密度（1-0.007（25实际温度） 汽车用蓄电池的电解液相对密度在充电时增高，放电时下降，一般在1.121.30之间波动，因此，蓄电池的静止电动势也相应地变化在1.972.15V之间。 静止电动势静止电动势规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理

45、第 64 页 内电阻内电阻 蓄电池的内电阻大小反映了蓄电池带负载的能力。内电阻越小，输出电流越大，带负载能力越强。由极板电阻、电解液电阻、隔板电阻及联条电阻等组成。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 65 页放电特性是将充足电的蓄电池，在以20h放电率的电流连续 放电过程中，端电压U、电动势E和电解液密度随放电时间 的变化规律。 放电过程中，由于蓄电池内阻有压降IfR0，所以，蓄电池 的端电压总是小于其电动势E，即： Uf=E

46、-IfR0规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 66 页铅酸蓄电池的放电曲线 密度随着放电的进行而直线下降，因此，在使用中可以根据电解液的密度来判断蓄电池的放电程度。 静止电动势E与电解液的密度变化相似，单格蓄电池的放电终止电压1.75V（10.5V）。蓄电池放电终了特征：蓄电池放电终了特征：（1）单格电池电压降到终止电压（2）电解液密度下降到最小许可值蓄电池在恒流放电过程中，端电压的变化规律:(1)开始放电阶段(2)相对稳定阶

47、段(3)迅速下降阶段规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 68 页充电特性是指在恒电流充电过程中，蓄电池的端电压U、电动势E和电解液密度随时间变化的规律。 充电时电源电压必须克服蓄电池的电动势和蓄电池内阻产生的电压降ICR0，因此，充电过程中蓄电池的端电压总是大于蓄电池的电动势，即:UC=E+ ICR0 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMO

48、BILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 69 页 随着充电的进行，电动势逐渐升高，电解液密度增大，充满电后，单格蓄电池的电压为2.1V（12.6V）。蓄电池充电终了特征：蓄电池充电终了特征：（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态（2）电解液密度和端电压上升到规定值（2.7v)，且23小时保持不变蓄电池在恒流充电过程中，端电压的变化规律:(1)开始充电阶段(2)相对稳定阶段(3)迅速上升阶段规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程

49、学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 71 页端电压电解液密度充电情况12.61.265100%充电12.41.22575%充电12.21.19050%充电12.01.15525%充电11.91.12没有充电规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 72 页高效阶段 两极的硫酸铅分别转换成了铅和二氧化铅，充电接受率高，接近100%。 这个阶段在温度和充电率都保证的情况下单体端电压达到2.39V时结束。混合阶段 水解副反应和充电主反

50、应同时进行，此时的充电接受率逐步下降。当两个反应达到平衡时，即电池两端电压与稀硫酸溶液浓度不再上升，这表示电池已经充满电。析气阶段 蓄电池已经被充满电，电池中所进行的反应只有水解副反应，再加上缓慢进行的自放电反应。此时会产生大量的气体，主要是氢气和氧气。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 73 页常用的充电方法有1.定流充电2.定压充电3.快速充电规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TEC

51、HNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 74 页 在充电过程中，充电电流保持为恒定值的充电方法称为“定流充电”。 可以将不同电压值、容量相近的蓄电池串联起来充电。如果容量不同，应按容量小的蓄电池来决定充电电流。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 75 页定流充电的特点：定流充电有较大的适应性，可以根据需要选择充电电流，但充电时间长，而且需要经

52、常调节充电电流。一般适用于新蓄电池和故障修复蓄电池的初充电。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 76 页 在充电过程中，始终保持充电电压不变的充电方法称为“定压充电”。 定压充电时，可以将相同电压值的蓄电池并联起来一起充电。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第

53、77 页 定压充电在充电初期，由于蓄电池的电动势较低，因而充电电流大；随着电动势的升高，充电电流逐渐减小，在接近充电终了时，充电电流已降低到很小值。 定压充电的特点：充电过程中电解液无沸腾现象，可以减少水分的损失；在充电45小时后，容量可达90%95%，缩短了充电的时间。定压充电方法适用于蓄电池的补充充电，不适用于新蓄电池和故障蓄电池的初充电。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 78 页蓄电池快速充电的原理 l快速充电要想方设

54、法加快电池的化学反应速度(提高充电电压或电流等)，使充电速度得到最大提高；l快速充电又要保证负极吸收能力，使负极能够跟得上正极氧气产生的速度，同时要尽可能的消除电池的极化现象。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 79 页 脉冲充电法首先是用脉冲电流对电池充电，然后停充一段时脉冲充电法首先是用脉冲电流对电池充电，然后停充一段时间，如此循环。间，如此循环。 充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应充电脉冲使蓄电池充满电

55、量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉。产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉。 间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。高了蓄电池的充电电流接受率。 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 80 页 变电流间歇充电法将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。变电流间歇充电法将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段

56、。 充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。电流，获得绝大部分充电量。 充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电态。完全充电态。2 2）变电流间歇充电法）变电流间歇充电法定流定压规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 81 页 与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不

57、是间歇与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。恒流，而是间歇恒压。 在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。行逐渐下降的特点。 定压规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 82 页 定流和定压充电时间长，消耗电能多，给使用带来

58、不方便。利用快速充电，完成一次初充电，只需5小时左右；完成一次补充充电约1小时左右。 快速充电具有充电时间短、空气污染小、节省能量和去硫化效果明显等特点，已被广泛应用。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 83 页 1. 开口式铅酸蓄电池 这种电池大多是在启动型蓄电池的基础上进行局部改进而成的。国内研制的电动汽车用的12V/150Ah电池，其C/5放电比能达40Wh/kg。 开口式铅酸蓄电池多用于短距离的电瓶车、巡逻车、游览车和

59、居民小区内的小交通车等。 2. 阀控式密封铅酸蓄电池 原用于UPS系统中，现已广泛应用于各种电动助力车，我国电动自行车约95%使用该类电池。 循环寿命达到700次以上，100% DOD放电循环寿命达到300次以上。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 84 页3. 双极性密封铅酸蓄电池 全部正极板并联焊在一起组成电池的正极；全部负极板并联焊在一起组成电池的负极。 比能量很高，循环寿命也很高。双极性密封铅酸蓄电池目前正在研发中，还

60、没有达到商品化阶段。4. 水平式密封铅酸蓄电池 正负极和隔板是采用卧式组合起来的；导电板栅是由将铅挤压在细的玻璃纤维四周形成的铅丝编织而成的；正极和负极铅膏分别涂在一片铅网的两端，中间留有一段未涂膏的板栅将两种铅膏分开，再用封包机将该双极板用超细纤维包起来。 内阻很小，即可大电流放电又适合快速充电，这一特点正满足了电动车对蓄电池的要求。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 85 页5. 卷式圆柱形电池 将正负极板做成软性条状，中