智能新能源汽车技术 教学课件 项目2：动力电池.ppt

* * * * 1、超级电容和蓄电池并联 　　超级电容较低的比能量使得它不太适合单独用作汽车能量源，最好组成复合能源系统，但是这增加了整车的成本。 　　超级电容和蓄电池采用并联的连接方式。汽车在正常行驶的时候，电容不参与工作。但当车辆进行加速或上坡时，电容通过DC/DC 变换器的控制提供短期的大电流，不足的部分由电池补充，两者在经过电动机逆变器的转换，驱动电动机驱动车辆。 　　例如272个单元，单体电压为1.39V，工作电压为380~190V，总质量约为319kg，电容为18000F。采用双向DC/DC变换器，当电容的电压低于蓄电池的端电压时， DC/DC 变换器通过工作电路降压，使得超级电容达到能量饱和状态。在蓄电池急需能量时通过控制电路对电容能量进行升压输出到蓄电池两正负端。 　　超级电容的快充快放特点使其十分适合为公交车提供动力。 4、超级电容应用 2、电启动系统 　　超级电容与电池比较有超低串联等效电阻，功率密度是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，例如4.7F电容能释放瞬间电流18A以上,温度范围宽-40～70℃，而一般电池是-20～60℃。 　　因为传统的蓄电池（如铅酸电池）由于功率密度偏低，不能满足车辆的频繁地起步、加速和制动工况的要求，而且由于加速时浪费了过多的能量，致使车辆的行驶里程也不能满足要求。 3、汽车部件的辅助能源 　　除了用于动力驱动系统外，超级电容在汽车零部件领域也有广泛的应用。例如，未来汽车设计使用的42V电系统（转向、制动、空调、高保真音响、电动座椅等），如果使用长寿命的超级电容，可以使得需求功率经常变化的子系统性能大大提高，另外还可以减少车内用于电制动、电转向等子系统的布线，同时减少汽车子系统对电池的功率消耗，延长电池使用时间。 4、超级电容应用 　　在超级电容器的产业化方面，美国、日本、俄罗斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研究开发和技术积累，目前处于领先地位，如美国的Maxwell，日本的NEC、松下、Tokin和俄罗斯的Econd公司等，这些公司目前占据着全球大部分市场。 　　图3-11所示为MAXWELL公司超级电容。 5、超级电容器产业 图3-11 MAXWELL公司超级电容 第七节 活塞连杆组故障诊断与修复 飞轮电池 　　在这几种储能装置中，化学蓄电池仍然是最主要的储能设备。 　　燃料电池近几年也发展很快，是电动汽车中新型电池的主要代表，超导储能装置由于其工艺不很成熟，况且价格和使用的费用太高，限制了它的应用。 　　飞轮储能装置已经发展的比较成熟，由于其远大于化学电池的比功率和比能量，成为目前许多科研工作者的研究重点。 　　美国飞轮系统公司（AFS）已经生产出了以克莱斯勒LHS 轿车为原型的飞轮电池轿车AFS20，这是一种完全由飞轮电池供电的电动汽车。它由20节飞轮电池驱动，每节电池直径230mm，质量为13.64kg,电池用市电充电需要6h，而快速充电只需要15min，一次充电行驶里程可达560km。从0加速到96km/h，只需要6.5s，其寿命超过321万km。 1、飞轮电池简介 　　如图3-12所示，将外界输送过来的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载，而空闲运转的时候要求损耗非常小，事实上，为了减少空闲运转时的损耗，提高飞轮的转速和飞轮储能装置的效率，飞轮储能装置轴承的设计一般都使用非接触式的磁悬浮轴承技术，而且将电机和飞轮都密封在一个真空容器内以减少风阻。 ２、飞轮电池工作原理 图3-12 飞轮电池工作原理 　　发电机和电动机通常使用一台电机来实现，通过轴承和飞轮连接在一起, 这样，在实际常用的飞轮储能装置中，主要包括以下部件：飞轮、轴、轴承、电机、真空容器和电力电子装置，飞轮储能装置结构的示意图如图3-13所示。 ２、飞轮电池工作原理 图3-13 飞轮电池组成 　　当外设通过电力电子装置给电机供电时，电机就作为电动机使用，它的作用是给飞轮加速，储存能量；当负载需要电能时，飞轮给电机施加转矩，电机又作为发电机使用，通过电力电子装置给外设供电；在整个飞轮储能装置中，飞轮无疑是其中的核心部件，它直接决定了整个装置的储能多少，它储存的能量由下式决定： 式中：E——飞轮储存的能量； 　　　j——飞轮的转动惯量，与飞轮的形状和质量有关； 　　　ω——飞轮转动的角速度。 　　由上式可知，飞轮储能装置储存的能量多少就由飞轮的形状、质量和它的转速决定， 电力电子装置通常是由FET 或IGBT组成的双相逆变器和控制电路，它们决定了飞轮储能装置能量输入