新能源汽车概论3解读.ppt

第3章 电动汽车储能装置 3.1 概述 3.2蓄电池 3.3燃料电池 3.4 超级电容器 3.5飞轮电池 3.1 概述 3.1.1 电池的类型 3.1.2 电池的性能指标 3.1.3 电动汽车对动力蓄电池的要求 3.1.1 电池的类型 电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。 1．化学电池 化学电池是利用物质的化学反应发电，按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。 原电池是指电池放电后不能用简单的充电方法使活性物质复原而继续使用的电池。蓄电池是指电池在放电后可以通过充电的方法使活性物质复原而继续使用的电池，这种充放电可以达数十次到上千次循环。燃料电池又称连续电池，是指参加反应的活性物质从电池外部连续不断地输入电池，电池就连续不断地工作而提供电能。储备电池是指电池正负极与电解质在储存期间不直接接触，使用前注入电解液或者使用其它方法使电解液与正负极接触，此后电池进入待放电状态。 3.1.1 电池的类型 化学电池按电解质分为酸性电池、碱性电池、中性电池、有机电解质电池、非水无机电解质电池、固体电解质电池等。 化学电池按电池的特性分为高容量电池、密封电池、高功率电池、免维护电池、防爆电池等。 化学电池按正负极材料分为锌锰电池系列、镍镉镍氢系列、铅酸系列、锂电池系列等。 3.1.1 电池的类型 2．物理电池 物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。 3．生物电池 生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。 迄今已经实用化的车用动力蓄电池有传统的铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。在物理电池领域中，超级电容器也应用于电动汽车中。生物燃料电池在车用动力中应用前景也十分广阔，以氢为燃料的燃料电池和氧化物燃料电池的研发已进入重要发展阶段。 3.1.2 电池的性能指标 电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有差异。 1．电压 电压分为端电压、开路电压、额定电压、充电终止电压和放电终止电压等。 电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差；开路电压是指电池在没有负载情况下的端电压；额定电压是电池在标准规定条件下工作时应达到的电压；蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压；放电终止电压是指电池放电时允许的最低电压。 3.1.2 电池的性能指标 电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有差异。 1．电压 电压分为端电压、开路电压、额定电压、充电终止电压和放电终止电压等。 电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差；开路电压是指电池在没有负载情况下的端电压；额定电压是电池在标准规定条件下工作时应达到的电压；蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压；放电终止电压是指电池放电时允许的最低电压。 3.1.2 电池的性能指标 2．容量 电池在一定的放电条件下所能放出的电量称为电池的容量。常用单位为安培小时，它等于放电电流与放电时间的乘积。 电池的容量可以分为理论容量、实际容量、标称容量和额定容量等。 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间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。标称容量是用来鉴别电池的近似安时值。额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，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。 3.1.2 电池的性能指标 3．内阻 电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力。充电电池的内阻很小，需要用专门的仪器才可以测量到比较准确的结果。一般所知的电池内阻是充电态内阻，即指电池充满电时的内阻（与之对应的是放电态内阻，指电池充分放电后的内阻。一般说来，放电态内阻比充电态内阻大，并且不太稳定）。电池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越低。内阻很大的电池在充电时发热很厉害，使电池的温度急剧上升，对电池和充电器的影响都很大。随着电池使用次数的增多，由于电解液的消耗及电池内部化学物质活性的降低，电池的内阻会有不同程度的升高。 3.1.2 电池的性能指标 4．能量 电池的能量是指在一定放电制度下，电池所能输出的电能，单位是Wh或kWh。它影响电动汽车的行驶距离。能量分为理论能量、实际能量、比能量和能量密度。 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