新能源电动汽车电池基本技术详解课件

电动汽车电池概念、容量与数量计算电动汽车电池概念、容量与数量计算1电动汽车电池类型与基本概念电池类型电池基本概念影响电池容量因素电池性价比电动汽车电池类型与基本概念电池类型电池基本概念影响电池容量因2电动汽车电池类型电池类型锂电池镍氢电池铅酸电池镍镉电池电池关注性能指标1、比能量2、能量密度3、比功率4、循环寿命5、成本电动汽车电池类型电池类型锂电池镍氢电池铅酸电池镍镉电池电池关3电动汽车电池类型1、磷酸铁锂电池：用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池；（常用正极材料——钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂），其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料，特斯拉专用；优点：安全性能高、寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保；应用车型：比亚迪唐（续航70km、电池容量13KWh）、腾势电动车（300km、电池容量47.5KWh）、东风风神E30（160km、18KWh）、江淮和悦iEV4、通用赛欧Springo、长安逸动纯电动、荣威550Plug-in等；电动汽车电池类型1、磷酸铁锂电池：用磷酸铁锂作为正极材料的锂4电动汽车电池类型2、锂电池：由锂金属或锂合金作为负极材料、使用非水电解质溶液的电池；优点：能量密度高、使用寿命长、重量轻、高低温适应性强、绿色环保、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低、生产基本不消耗水等，目前广泛应用；缺点：安全性差、不能大电流放电、价格昂贵、生产要求条件高、成本高、使用条件有限制、高低温使用风险大；应用车型：福特福克斯EV、福特C-MAXEnergi、丰田普锐斯、三菱IMIEV、日产聆风、特斯拉ModelS等；电动汽车电池类型2、锂电池：由锂金属或锂合金作为负极材料、使5电动汽车电池类型车型特斯拉ModelS丰田普锐斯雪佛兰沃兰达比亚迪日产聆风正极材料钴酸锂锰酸锂三元磷酸铁锂锰酸锂电池供应商松下（三洋）松下LG化学比亚迪AESC电池总容量85KWh44KWh16KWh60KWh24KWh续航里程426km200km62km300km160km电池质保期6年不限里程整车质保3年，10万公里8年约16万公里5年，10万公里8年，约16万公里电动汽车电池类型车型特斯拉ModelS丰田普锐斯雪佛兰沃兰6电动汽车电池类型电池种类开路电压工作电压放电截止电压充电限制电压充电方式控制方法铅酸电池2.1~2.2V2V1.7V2.3V恒流后恒压电压2.3V、涓流镍镉电池1.4V1.2V1V-恒流-镍氢电池1.4V1.2V1V-恒流恒温或△锂锂电池4.1~4.2V3.6~3.7V2.6~2.7V4.2~4.3V恒流后恒压电坟4.2V、涓流基本概念开路电压：电池开路状态，正负极两端的电压；开路电压与电池剩余电量有关系，电量显示就是利用这个原理工作电压：电池工作时，正负极之间的电势差；由于电池内阻原因，工作电压总是小于开路电压放电截止电压：电池充满电后进行放电，放完电时达到的电压；（若继续放电则为过度放电，对电池寿命和性能有影响）充电限制电压：充电过程中由恒流变为恒压充电的电压；电动汽车电池类型电池种类开路电压工作电压放电截止电压充电限制7电动汽车电池基本概念1、放电倍率（A）：指在规定时间内，放出其额定容量（C）时所需要的电流值；

在数值上等于电池额定容量的倍数；2、充电方式：①CC/CV：CC——恒流，以固定的电流对电池充电；CV——恒压，以固定的电压对电池充电，充电电流会随着电池充满逐渐下降；②涓流充电：以小于0.1C电流对电池充电，一般在电池接近充满电时，进行补充充电时采用，如果电池对充电时间没有严格要求的话，建议采用涓流充电方式充电；如：10Ah的电池，以2A放电，则放电倍率为0.2C；

以20A放电，放电倍率为2C；电动汽车电池基本概念1、放电倍率（A）：指在规定时间内，放出8电动汽车电池基本概念3、电池容量（Ah/mAh）：电池所储存的电量，由电极活性物质数量、质量决定；4、电池能量（Wh）：电池存储的能量多少，决定了电池带动设备做功多少；5、能量密度（Wh/kgWh/L）：单位体积或者单位质量所释放的能量；

能量（Wh）=额定电压（V）×工作电流（A）×工作时间（h）能量密度铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂电池Wh/kg30-5050-6060-70130-150Wh/L50-80130-150190-200350-400电动汽车电池基本概念3、电池容量（Ah/mAh）：电池所储存9电动汽车电池基本概念6、充、放电深度（SOCSOD）：电池保有容量数值的表示方法；①荷电状态state-of-charge（SOC）：蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比；②放电深度depth-of-discharge（DOD）：表示蓄电池放电状态的参数，等于实际放电容量与额定容量的百分比；③深度放电deep-discharge：表示蓄电50%或更大的容量被释放的程度；如：容量为10Ah的电池放电后容量变为2Ah，可以标称为80%DOD；

容量为10Ah的电池，充电后容量为8Ah，80%SOC；

形容满充满放通常称为100%DOD；电动汽车电池基本概念6、充、放电深度（SOCSOD）：电10电动汽车电池基本概念7、自放电率（%/月）：电池在储存过程中，电解液中活性物质被化学反应消耗，导致容量会逐渐下降，其减少的容量与电池容量的比值；故：自放电率越低，储存性能越好；8、循环寿命：二次电池经历一次充放电称为一个周期或者一次循环，电池在反复充放电后，容量会逐渐下降，在一定放电条件下，电池容量降至80%，电池所经受的循环次数；9、记忆效应：未完全放电的电池，在下一次充电时所能充电的百分比；为了消除电池的记忆效应，在充电之前，必须先完全放电后再充电；锂电池无记忆效应，记忆效应会导致电池认为自身容量就是那么大；电动汽车电池基本概念7、自放电率（%/月）：电池在储存过程中11电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水平的部分；

放电平台越高、越长、越平稳，电池放电性能越好；11、电池组一致性：由多个单体电芯串联并联在一起就组成了电池组，电池组的整体性能和寿命取决于其中性能较差的电芯；提高一致性：改善制造工艺、单体电芯本身性能误差、原材料质量；12、化成：电池制成后，通过一定的充放电方式将其内部正负极活性物质激活，，改善电池的充放电性能和自放电、储存等综合性能的过程；电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水12电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水平的部分；

放电平台越高、越长、越平稳，电池放电性能越好；1）电池在初始阶段端电压快速下降，放电倍率越大，电压下降的越快；2）电池电压进入一个缓慢变化的阶段，这段时间称为电池的平台区，放电倍率越小，平台区持续的时间越长，平台电压越高，电压下降越缓慢。3）

在电池电量接近放完时，

电池负载电压开始急剧下降直至达到放电截止电压。电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水13影响电池容量的因素1、电池的放电电流：电流越大，输出的容量减少；2、电池的放电温度：温度降低，输出容量减少；3、电池的放电截止电压：是由电极材料以及电极反应本身的限定来设定的放电时一般为3.0V或2.75V。4、电池的充放电次数：电池经过多次充放电后，由于电极材料的失效，电池的放电容量会相应减少。5、电池的充电条件：充电倍率、温度、截止电压等影响充入电池的容量，从而决定放电容量。影响电池容量的因素1、电池的放电电流：电流越大，输出的容量减14电动汽车电池性价比电池种类比能量/(Wh/kg)比功率/（W/kg）循环寿命/（Wh/L）能量密度/（Wh/L）价格/（元/KWh）铅酸电池35~50100~150500~80065~90540镍镉电池50~60160~200100080~110880镍氢电池50~70180~2501500~2000135~1502030~2700锂电池75~140300~4001500170~2503380~4060超级电容器5＞300050万~100万--电动汽车电池性价比电池种类比能量/(Wh/kg)比功率/循环15电池系统总能量确定总电压确定电池单体容量确定电池单体数量确定电动汽车电池容量与数量计算电池系统总能量确定总电压确定电池单体容量确定电池单体数量确定16电动汽车电池数量计算及电池组确定电池数量电池总能量单体电池容量电池电压电池组数电池单体电压电池总数量电池总电压并联数量串联数量电动汽车电池数量计算及电池组确定电池数量电池总能量单体电池容17电动汽车电池系统总能量确定根据设计确定了车辆的总续驶里程，也就确定了车辆总电能。理论需要的总电能为Q'：Q'=MSφ式中：

M——为车辆总质量；

φ——为单位质量能耗系数；

S——为目标续驶里程。为了保证车辆在一个行驶周期后还有一定的富裕电量，同时还要避免温度等外界因素对电池的影响，通常根据理论进行一系列的计算，在电池的理论总能量之前乘以一个系数ζ，作为整车的总电能系数。通常这个系数选择1.2~1.3，即：Q=ζQ'电动汽车电池系统总能量确定根据设计确定了车辆的总续驶里程，也18电动汽车电池总电压确定电动汽车的总电压的选择与车辆的类型有关，还与车辆的行驶性能有关。电压等级高，对车辆的绝缘要求就会增加，车辆的防护、线路的绝缘等级及车辆的绝缘性能等要求就更加苛刻，成本相应增加。电流过大，则电动汽车的线路损耗越大，电能的利用率就会下降。确定一个合适的电压，有利于降低车辆成本，提高车辆的电能利用效率电动汽车电池总电压确定电动汽车的总电压的选择与车辆的类型有关19电动汽车电池总电压确定目前国内电动汽车的电压常用值较为繁多，一般来说，车辆总质量越大，电压选择就相应较高。一般汽车常用的电压等级如下：电动汽车电池总电压确定目前国内电动汽车的电压常用值较为繁多，20电动汽车电池单体容量电池的单体容量与电池种类、生产规格等有关，所以对于电池单体容量确定的过程，即是选择电池的过程。电池单体容量选择时需要考虑的因素主要如下。电池选择因素电池均衡性电池组合后的总体能量与设计容量差别车辆电池安装位置与空间限制电池的安全性电池管理系统要求影响电池组寿命，电池单体容量越大，制造出的电池差异越大，一致性越差，故越小一致性越好；监控：每一个电池单元的温度、电压、容量；如果选择单体电池容量过小，导致：①增加电池管理系统端子数；②增加了电池管理系统的复杂性；③影响电池管理系统的可靠性和整体造价；电池单体做的越大，其安全性能下降的速度就要超过电池容量增加的速度；安全性不但与电池差异性有关更与电池单体散热有关；尽可能增加乘坐空间或者有效载荷空间，要充分考虑整车载荷分配，所以电池安装空间就被限制，所以要选择合适尺寸的电池，有利于电池的安装于装配，合理利用电池安装空间；由于单体电池容量固定，因此成组之后的总电量并不一定就是所需电池总电量。因此在选择单体容量时还要通过计算选择组合后最接近预期的总电量的电池；电动汽车电池单体容量电池的单体容量与电池种类、生产规格等有关21确定电动汽车电池的单体数量根据总电压和电池单体电压确定电池单体总数根据总电量和单体电池电量确定电池单体总数电池单元数量：得到的电池单元数量需要进行调整，1、尽可能满足每个电池箱的电池容量和数目相等，2、能够尽量减少电池管理系统的分模块数量；单体电池数量：对单体电池数量取整，综合考虑电池单元数、电池管理系统、电池组数、电池箱一致性等因素，对总体电池数进行确定；0102确定电动汽车电池的单体数量根据总电压和电池单体电压确定电池单22东南EX3上电逻辑疑问给出上电指令；上电指令给出完成，并延时8ms；给出高压（缓冲）接触器合闸指令；高压（缓冲）接触器合闸过程（24ms）；缓冲过程（328ms），建立母线电压；主接触器合闸，此时母线电压358.9VDC；主接触器与缓冲接触器同时闭合过程（95ms）；缓冲接触器分闸上电缓冲过程完成，完成上电过程；东南EX3上电逻辑疑问给出上电指令；23电动汽车电池概念、容量与数量计算电动汽车电池概念、容量与数量计算24电动汽车电池类型与基本概念电池类型电池基本概念影响电池容量因素电池性价比电动汽车电池类型与基本概念电池类型电池基本概念影响电池容量因25电动汽车电池类型电池类型锂电池镍氢电池铅酸电池镍镉电池电池关注性能指标1、比能量2、能量密度3、比功率4、循环寿命5、成本电动汽车电池类型电池类型锂电池镍氢电池铅酸电池镍镉电池电池关26电动汽车电池类型1、磷酸铁锂电池：用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池；（常用正极材料——钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂），其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料，特斯拉专用；优点：安全性能高、寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保；应用车型：比亚迪唐（续航70km、电池容量13KWh）、腾势电动车（300km、电池容量47.5KWh）、东风风神E30（160km、18KWh）、江淮和悦iEV4、通用赛欧Springo、长安逸动纯电动、荣威550Plug-in等；电动汽车电池类型1、磷酸铁锂电池：用磷酸铁锂作为正极材料的锂27电动汽车电池类型2、锂电池：由锂金属或锂合金作为负极材料、使用非水电解质溶液的电池；优点：能量密度高、使用寿命长、重量轻、高低温适应性强、绿色环保、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低、生产基本不消耗水等，目前广泛应用；缺点：安全性差、不能大电流放电、价格昂贵、生产要求条件高、成本高、使用条件有限制、高低温使用风险大；应用车型：福特福克斯EV、福特C-MAXEnergi、丰田普锐斯、三菱IMIEV、日产聆风、特斯拉ModelS等；电动汽车电池类型2、锂电池：由锂金属或锂合金作为负极材料、使28电动汽车电池类型车型特斯拉ModelS丰田普锐斯雪佛兰沃兰达比亚迪日产聆风正极材料钴酸锂锰酸锂三元磷酸铁锂锰酸锂电池供应商松下（三洋）松下LG化学比亚迪AESC电池总容量85KWh44KWh16KWh60KWh24KWh续航里程426km200km62km300km160km电池质保期6年不限里程整车质保3年，10万公里8年约16万公里5年，10万公里8年，约16万公里电动汽车电池类型车型特斯拉ModelS丰田普锐斯雪佛兰沃兰29电动汽车电池类型电池种类开路电压工作电压放电截止电压充电限制电压充电方式控制方法铅酸电池2.1~2.2V2V1.7V2.3V恒流后恒压电压2.3V、涓流镍镉电池1.4V1.2V1V-恒流-镍氢电池1.4V1.2V1V-恒流恒温或△锂锂电池4.1~4.2V3.6~3.7V2.6~2.7V4.2~4.3V恒流后恒压电坟4.2V、涓流基本概念开路电压：电池开路状态，正负极两端的电压；开路电压与电池剩余电量有关系，电量显示就是利用这个原理工作电压：电池工作时，正负极之间的电势差；由于电池内阻原因，工作电压总是小于开路电压放电截止电压：电池充满电后进行放电，放完电时达到的电压；（若继续放电则为过度放电，对电池寿命和性能有影响）充电限制电压：充电过程中由恒流变为恒压充电的电压；电动汽车电池类型电池种类开路电压工作电压放电截止电压充电限制30电动汽车电池基本概念1、放电倍率（A）：指在规定时间内，放出其额定容量（C）时所需要的电流值；

在数值上等于电池额定容量的倍数；2、充电方式：①CC/CV：CC——恒流，以固定的电流对电池充电；CV——恒压，以固定的电压对电池充电，充电电流会随着电池充满逐渐下降；②涓流充电：以小于0.1C电流对电池充电，一般在电池接近充满电时，进行补充充电时采用，如果电池对充电时间没有严格要求的话，建议采用涓流充电方式充电；如：10Ah的电池，以2A放电，则放电倍率为0.2C；

以20A放电，放电倍率为2C；电动汽车电池基本概念1、放电倍率（A）：指在规定时间内，放出31电动汽车电池基本概念3、电池容量（Ah/mAh）：电池所储存的电量，由电极活性物质数量、质量决定；4、电池能量（Wh）：电池存储的能量多少，决定了电池带动设备做功多少；5、能量密度（Wh/kgWh/L）：单位体积或者单位质量所释放的能量；

能量（Wh）=额定电压（V）×工作电流（A）×工作时间（h）能量密度铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂电池Wh/kg30-5050-6060-70130-150Wh/L50-80130-150190-200350-400电动汽车电池基本概念3、电池容量（Ah/mAh）：电池所储存32电动汽车电池基本概念6、充、放电深度（SOCSOD）：电池保有容量数值的表示方法；①荷电状态state-of-charge（SOC）：蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比；②放电深度depth-of-discharge（DOD）：表示蓄电池放电状态的参数，等于实际放电容量与额定容量的百分比；③深度放电deep-discharge：表示蓄电50%或更大的容量被释放的程度；如：容量为10Ah的电池放电后容量变为2Ah，可以标称为80%DOD；

容量为10Ah的电池，充电后容量为8Ah，80%SOC；

形容满充满放通常称为100%DOD；电动汽车电池基本概念6、充、放电深度（SOCSOD）：电33电动汽车电池基本概念7、自放电率（%/月）：电池在储存过程中，电解液中活性物质被化学反应消耗，导致容量会逐渐下降，其减少的容量与电池容量的比值；故：自放电率越低，储存性能越好；8、循环寿命：二次电池经历一次充放电称为一个周期或者一次循环，电池在反复充放电后，容量会逐渐下降，在一定放电条件下，电池容量降至80%，电池所经受的循环次数；9、记忆效应：未完全放电的电池，在下一次充电时所能充电的百分比；为了消除电池的记忆效应，在充电之前，必须先完全放电后再充电；锂电池无记忆效应，记忆效应会导致电池认为自身容量就是那么大；电动汽车电池基本概念7、自放电率（%/月）：电池在储存过程中34电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水平的部分；

放电平台越高、越长、越平稳，电池放电性能越好；11、电池组一致性：由多个单体电芯串联并联在一起就组成了电池组，电池组的整体性能和寿命取决于其中性能较差的电芯；提高一致性：改善制造工艺、单体电芯本身性能误差、原材料质量；12、化成：电池制成后，通过一定的充放电方式将其内部正负极活性物质激活，，改善电池的充放电性能和自放电、储存等综合性能的过程；电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水35电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水平的部分；

放电平台越高、越长、越平稳，电池放电性能越好；1）电池在初始阶段端电压快速下降，放电倍率越大，电压下降的越快；2）电池电压进入一个缓慢变化的阶段，这段时间称为电池的平台区，放电倍率越小，平台区持续的时间越长，平台电压越高，电压下降越缓慢。3）

在电池电量接近放完时，

电池负载电压开始急剧下降直至达到放电截止电压。电动汽车电池基本概念10、放电平台：放电曲线中电压基本保持水36影响电池容量的因素1、电池的放电电流：电流越大，输出的容量减少；2、电池的放电温度：温度降低，输出容量减少；3、电池的放电截止电压：是由电极材料以及电极反应本身的限定来设定的放电时一般为3.0V或2.75V。4、电池的充放电次数：电池经过多次充放电后，由于电极材料的失效，电池的放电容量会相应减少。5、电池的充电条件：充电倍率、温度、截止电压等影响充入电池的容量，从而决定放电容量。影响电池容量的因素1、电池的放电电流：电流越大，输出的容量减37电动汽车电池性价比电池种类比能量/(Wh/kg)比功率/（W/kg）循环寿命/（Wh/L）能量密度/（Wh/L）价格/（元/KWh）铅酸电池35~50100~150500~80065~90540镍镉电池50~60160~200100080~110880镍氢电池50~70180~2501500~2000135~1502030~2700锂电池75~140300~4001500170~2503380~4060超级电容器5＞300050万~100万--电动汽车电池性价比电池种类比能量/(Wh/kg)比功率/循环38电池系统总能量确定总电压确定电池单体容量确定电池单体数量确定电动汽车电池容量与数量计算电池系统总能量确定总电压确定电池单体容量确定电池单体数量确定39电动汽车电池数量计算及电池组确定电池数量电池总能量单体电池容量电池电压电池组数电池单体电压电池总数量电池总电压并联数量串联数量电动汽车电池数量计算及电池组确定电池数量电池总能量单体电池容40电动汽车电池系统总能量确定根据设计确定了车辆的总续驶里程，也就确定了车辆总电能。理论需要的总电能为Q'：Q'=MSφ式中：

M——为车辆总质量；

φ——为单位质量能耗系数；

S——为目标续驶里程。为了保证车辆在一个行驶周期后还有一定的富裕电量，同时还要避免温度等外界因素对电池的影响，通常根据理论进行一系列的计算，在电池的理论总能量之前乘以一个系数ζ，作为整车的总电能系数。通常这个系数选择1.2~1.3，即：Q=ζQ'电动汽车电池系统总能量确定根据设计确定了车辆的总续驶里程，也41电动汽车电池总电压确定电动汽车的总电压的选择与车辆的类型有关，还与车辆的行驶性能有关。电压等级高，对车辆的绝缘要求就会增加，车辆的防护、线路的绝缘等级及车辆的绝缘性能等要求就更加苛刻，成本相应增加。电流过大，则电动汽车的线路损耗越大，电能的利用率就会下