《新能源汽车综合故障诊》课件-任务4 新能源电力控制系统-储能系统

任务4新能源电力控制系统

-储能系统本节主要内容：第一节电池的发展历史第二节新能源汽车的储能系统分类和参数第三节新能源汽车的储能系统-锂离子电池第四节新能源汽车的储能系统-燃料电池整车电力驱动控制系统车载电源模块高压蓄电池电池管理器（BMS）充电控制器（车载充电器）电力驱动主模块驱动控制器（电机控制器）驱动电机中央控制单元（整车控制器）底盘车身辅助装置课程导入：纯电动汽车电力驱动控制系统构造第一节电池的发展历史第一节电池的发展历史第一节电池的发展历史第二节新能源汽车的储能系统分类和基本参数1、电动汽车的对动力电池的要求2.目前常用的五种动力电池3.电池常用的参数概念3.电池常用的参数概念4.动力电池性能比较与其他电池相比：（1）能量密度：三元锂＞钴酸锂＞磷酸铁锂＞锰酸锂（2）价格优势：三元锂＞钴酸锂＞锰酸锂＞磷酸铁锂（3）安全性：磷酸铁锂＞锰酸锂＞三元锂＞钴酸锂（4）循环寿命：磷酸铁锂＞三元锂＞锰酸锂＞钴酸锂比亚迪e5采用磷酸铁锂电池。优点：（1）安全性能的改善（2）寿命的改善（3）可大电流充放电（4）高温性能好（5）大容量（6）无记忆效应（7）重量轻（8）环保缺点：（1）烧制过程中易氧化（2）低温性能较差，振实密度低，压实密度低（3）成本高（4）一致性差，造成短板效应4.动力电池性能比较-燃料电池的性能燃料电池并不像蓄电池那样是个储存电能的装置，它更像是一个发电厂，在持续的化学反应中不断产生电能。第三节新能源汽车的储能系统

-锂离子电池1.锂离子电池的分类1.锂离子电池的分类2.液态锂离子电池的工作原理2.液态锂离子电池的工作原理充电过程3.锂电池的标称电压（开路电压）4.锂离子的放电在不同温度下的放电特性5.各种常见锂离子电池的优缺点6.各种锂电池的应用和方向7.常见的锂离子单体电池——A123磷酸铁锂电池万向一二三股份公司是在万向收购A123之后，重新整合A123和万向电动车动力电池业务而成立的公司，目前是万向集团在动力电池业务的新的平台。目前有效产能约为2Gwh，主要客户为上汽通用、长安、奇瑞、广汽、上汽等。2016年，其动力电池产量约为0.7Gwh，收入约16亿元。2017年上半年，其动力电池产量约为0.3Gwh，收入约为5亿元。

A123主要产品分为四大块：第一，混合动力电池，包括12V启动电池和48V的微混电池。第二，高压乘用车，即EV和PHEV车。第三，商用车。第四，赛车。我们赛车的目的是通过使用磷酸铁锂的高功率电池，把电池技术推向极致，我们是保时捷919团队的指定供应商。7.常见的锂离子单体电池——18650电池7.升级版锂离子单体电池——21700锂电池特斯拉使用的升级的锂电池尺寸：直径21mm，高度70mm21700锂电池的优势能量密度提升20%以上电池系统成本下降9%左右轻量化降低10%7.常见的锂离子单体电池——方形锂电池7.常见的锂离子单体电池——方形锂电池比亚迪的电池7.常见的锂离子单体电池——方形锂电池比亚迪的电池7.常见的锂离子单体电池——方形锂电池比亚迪的电池普锐斯镍氢电池HV蓄电池

（蓄电池模块）

蓄电池智能单元维修塞连接器HV接线盒总成HV蓄电池冷却鼓风机SMR（系统主继电器）普锐斯锂电池1号混合动力蓄电池

屏蔽分总成4号混合动力蓄电池托架支架分总成5号混合动力蓄电池

屏蔽板维修塞把手HV接线盒总成蓄电池智能单元2号混合动力蓄电池

屏蔽分总成HV蓄电池盖分总成

（左侧）HV蓄电池组HV蓄电池盖分总成

（右侧）SMR普锐斯镍氢电池参数6个单格x28个模块=168个单格x1.2V=直流电压201.6V蓄电池模块（6个单格=7.2V）单格(1.2V)28个蓄电池模块+--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--+HV接线盒总成维修塞把手28个蓄电池模块普锐斯锂蓄电池参数28个单格x2组=56个单格x3.6V=直流电压201.6V单格(3.6V)2组蓄电池蓄电池组（28个单格=100.8V）+--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--+下蓄电池组上蓄电池组HV蓄电池组母线模块蓄电池单格维修塞把手HV接线盒总成8.锂电池的主要供货商-2017Top10宁德时代新能源科技股份有限公司CATL依托ATL（宁德新能源科技有限公司），成立于2011年，总部位于福建宁德，同时在青海、溧阳设有生产基地，2017年，CATL与上汽在溧阳分别设立了电芯公司和电池包公司。目前，CATL合计拥有动力电池产能约18Gwh，主要客户包括北汽、吉利、上汽、华晨宝马、宇通、中通、南车时代等。2016年，CATL动力电池产量约6.8Gwh，营业收入约148亿元，2017年上半年，CATL动力电池产量约4Gwh，营业收入约80亿元。比亚迪股份有限公司比亚迪的动力电池业务集中在惠州和深圳两个基地，主要产品为方形磷酸铁锂和三元动力电池，目前拥有产能约16Gwh。比亚迪虽然在2017年将动力电池业务拆分，但是目前其动力电池仍主要供应给比亚迪。2016年比亚迪动力电池业务实现产量8.3Gwh，营业收入约130亿元，2017年上半年其动力电池产量约为3Gwh，营业收入约55亿元。深圳市比克电池有限公司比克电池首创于2001年，2006年比克电池在美国纳斯达克上市。2014年，深圳比克从上市公司中剥离出来独立发展，上市公司改名为中比能源。比克电池目前在深圳、郑州等地方拥有生产基地。2016年底产能为2.5Gwh，2017年将达到8.0Gwh，2020年规划产能15Gwh。深圳比克的主要客户包括众泰汽车、河北御捷、海马轿车、南京金龙、力帆、江淮等。2016年比克动力电池产量约为0.8Gwh，2017年上半年，比克动力电池产量约为0.6Gwh。合肥国轩高科动力能源股份公司国轩高科成立于2006年，2014年借壳东源电器上市。总部在合肥，在昆山、南京、青岛等地有动力电池产能，并规划在唐山、泸州等地新建动力电池产能。国轩高科产业链涵盖了正极材料、隔膜、铜箔、电芯、BMS和PACK等环节。目前拥有产能5.3Gwh，预计2017年年底将达到10Gwh。国轩高科的主要客户包括江淮、中通、安凯、上汽商用车、北汽新能源等。2016年，国轩高科动力电池产量约为2Gwh，2017年上半年，其动力电池产量约为1.5Gwh。9.锂电池的主要供货商-2016Top20第四节新能源汽车的储能系统

-燃料电池1.燃料电池定义燃料电池是氢气与氧气发生化学反应产生电能的装置；燃料电池并不像蓄电池那样是个储存电能的装置，它更像是一个发电厂，在持续的化学反应中不断产生电能，只要有源源不断的“燃料”就能不断发电。燃料电池概述2.质子交换膜燃料电池的工作原理质子交换膜燃料电池主要由膜电极和集流板组成。其工作原理如图所示。经增湿后的H2和O2分别进入阳极室和阴极室，经电极扩散层扩散到催化层和质子交换膜的界面，在催化剂的作用下分别产生氧化反应和还原反应。阳极反应生成的质子（H+）通过质子交换膜传导到阴极，阳极反应产生的电子则经外电路到达阴极，形成放电电流；生成的水（H2O）以水蒸气或冷凝水的形式随着过剩的阴极反应气体从阴极室排出。

2.质子交换膜燃料电池的结构和工作原理氢氧燃料电池的电动势都为1.229V。如果反应产物水为气态，则电动势为1.18V。2.质子交换膜燃料电池的结构和工作原理质子交换膜燃料电池单体的组成部件

（1）膜电极

膜电极（MEA）是质子交换

膜与两侧的气体扩散层（阴、阳电

极）通过热压而成的复合体。特点：允许质子通过，不允许H2及其它离子通过。2.质子交换膜燃料电池的结构和工作原理（2）催化剂——金属铂。（3）扩散层——适度的亲水性和疏水性，以确保催化剂发生作用的最湿化环境，同时又让反应生成的水及时排出，以避免电极被水淹没。（4）双极板——膜电极两侧，将各电池单体串联起来。表面导流槽还起导流燃料、氧气及冷却水。2.质子交换膜燃料电池的结构和工作原理普通氢原子由一个质子和一个电子组成，因此氢原子失去一个电子就只剩下一个质子，即氢离子。O2+

4e-=2O2-

O2-

在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2-

+

2

H+

=H2O3.燃料电池的应用从1994年第一辆燃料电池汽车（奔驰NECARI）的诞生开始，各大汽车厂家都在该领域做着大量的研发工作。经历了10多年的苦心钻研，丰田在2013年宣布将要在2015年上市一款造价控制在5万美元左右的燃料电池汽车！在众多的质疑声中，丰田兑现了诺言，2014年12月丰田Mirai在日本上市，售价为723.6万日元（约折合人民币37万元），相比十年前100万元美元的成本，丰田取得了飞跃性的进展。丰田Mirai的到来，让人们再次看到了燃料电池汽车的未来。3.燃料电池的应用3.燃料电池的应用3.燃料电池的应用丰田在2008年提出了燃料电池汽车的量产计划，在6年的时间内，丰田将Mirai的各方面性能提升，650公里的续航里程、3分钟的加氢时间、10秒的0-100km/h加速时间让Mirai完全可以媲美传统内燃机汽车。3.燃料电池的应用3.燃料电池的应用燃料电池+辅助蓄电池联合驱动目前实际应用：极限工况（启停，急加速）对燃料电池的寿命很不利，因此都会采取锂电来辅助4.与丰田并肩作战的兄弟们实际上，丰田Mirai并不是第一台量产的燃料电池汽车，在2013年2月现代Tucson

FCV率先下线成为第一台量产的燃料电池汽车，在2014年正式在韩国售卖，现代Tucson

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