電動汽車電池第五組

1、電動汽車電池 第五組 電動汽車電池的定義及分類電動汽車電池的定義及分類 電動汽車電池可以分為兩大類，即蓄電池和燃 料電池。蓄電池適用于純電動汽車，可以歸類為鉛 酸蓄電池、鎳基電池（鎳一氫及鎳一金屬氫化物電 池、鎳一福及鎳一鋅電池）、鈉電池（鈉一硫電池 和鈉一氯化鎳電池）、二次鋰電池、空氣電池等類 型。而燃料電池專用于燃料電池電動汽車，可以分 為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融 碳酸鹽燃料電池(MCFC )、固體氧化物燃料電池 (SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC )、直接甲醇燃 料電池(DMFC )等類型。 蓄電池在電動汽車中的作用蓄電池在電動汽車中的作用 隨著電

2、動汽車的種類不同而略有差異。在僅 裝備蓄電池的純電動汽車中，蓄電池的作用是汽 車驅(qū)動系統(tǒng)的惟一動力源。而在裝備傳統(tǒng)發(fā)動機 (或燃料電池)與蓄電池的混合動力汽車中，蓄電池 既可扮演汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要動力源的角色，也可 充當(dāng)輔助動力源的角色?？梢娫诘退俸蛦訒r， 蓄電池扮演的是汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要動力源的角色; 在全負荷加速時，充當(dāng)?shù)氖禽o助動力源的角色;在 正常行駛或減速、制動時充當(dāng)?shù)氖莾Υ婺芰康慕?色 燃料電池的組燃料電池的組成成 燃料電池由陽極、陰極、電解質(zhì)和隔膜構(gòu)成。燃料在陽極氧化， 氧化劑在陰極還原。如果在陽極(即外電路的負極，也可稱燃料極)上 連續(xù)供給氣態(tài)燃料(氫氣)，而在陰極(即外電路的正極

3、，也可稱空氣極) 上連續(xù)供給氧氣(或空氣)，就可以在電極上連續(xù)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并 產(chǎn)生電流。由此可見，燃料電池與常規(guī)電池不同，它的燃料和氧化劑 不是儲存在電池內(nèi)，而是儲存在電池外部的儲罐中。當(dāng)它工作(輸出電 流并做功)時，需要不間斷地向電池內(nèi)輸人燃料和氧化劑并同時排出反 應(yīng)產(chǎn)物。因此，從工作方式上看，它類似于常規(guī)的汽油或柴油發(fā)電機。 由于燃料電池工作時要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)送入燃料和氧化劑，所以 燃料電池使用的燃料和氧化劑均為流體(氣體或液體)。最常用的燃料 為純氫、各種富含氫的氣體(如重整氣)和某些液體(如甲醇水溶液)，常 用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體(如過氧化氫和硝酸的 水溶液

4、等)。 燃料電池陽極的作用是為燃料和電解液提供公共界面，并對燃料 的氧化產(chǎn)生催化作用，同時把反應(yīng)中產(chǎn)生的電子傳輸?shù)酵怆娐坊蛘呦?傳輸?shù)郊靼搴笤傧蛲怆娐穫鬏?。陰極(氧電極)的作用是為氧和電解 液提供公共界面，對氧的還原產(chǎn)生催化作用，從外電路向氧電極的反 應(yīng)部位傳輸電子。由于電極上發(fā)生的反應(yīng)大多為多相界面反應(yīng)，為提 高反應(yīng)速率，電極一般采用多孔材料并涂有電催化劑。 電動汽車電池組系電動汽車電池組系統(tǒng)統(tǒng) 電動汽車電池組由多個電池串聯(lián)疊置組成。一個典 型的電池組大約有96個電池，充電到4.2V的鋰離子電池 而言，這樣的電池組可產(chǎn)生超過400V的總電壓。盡管汽 車電源系統(tǒng)將電池組看作單個高壓電池，每次

5、都對整個 電池組進行充電和放電，但電池控制系統(tǒng)必須獨立考慮 每個電池的情況。如果電池組中的一個電池容量稍微低 于其他電池，那么經(jīng)過多個充電/放電周期后，其充電 狀態(tài)將逐漸偏離其它電池。如果這個電池的充電狀態(tài)沒 有周期性地與其它電池平衡，那么它最終將進入深度放 電狀態(tài)，從而導(dǎo)致?lián)p壞，并最終形成電池組故障。為防 止這種情況發(fā)生，每個電池的電壓都必須監(jiān)視，以確定 充電狀態(tài)。此外，必須有一個裝置讓電池單獨充電或放 電，以平衡這些電池的充電狀態(tài)。 電池組監(jiān)視系統(tǒng)的一個重要考慮因素是通信接口。就PC 板內(nèi)的通信而言，常用的選項包括串行外設(shè)接口(SPI)總 線、I2C總線，每種總線的通信開銷都很低，適用于低

6、 干擾環(huán)境。另一個選項是控制器局域網(wǎng)(CAN)總線，這 種總線在汽車應(yīng)用中被廣泛使用。CAN總線非常魯棒， 具有誤差檢測和故障容限特性，但是它的通信開銷很大， 材料成本也很高。盡管從電池系統(tǒng)到汽車主CAN總線的 連接是值得要的，但在電池組內(nèi)采用SPI或I2C通信是有 優(yōu)勢的。 電動汽車汽車動力蓄電池是電動汽車的核心 部件之一也是制約電動汽車發(fā)展的主要瓶頸之一理想的 車用動力蓄電池要有高能量密度、高功率密度、壽命長、 工作溫度范圍寬、可長期儲存(無顯著衰減和自放電)、 安全性和可靠性良好、成本低等特點. 電動汽車中的“燃油表”既是一個簡單的電壓表，又是一個比較 復(fù)雜的 計算機，用于跟蹤進出蓄電池

7、組的電流。 電動汽車動力蓄電池的安全性、可靠性以及成本， 也是充電站發(fā)展值得注意的問題之一相比其他交通 工具.汽車的顛簸程度更高.對于電池的抗震性、穩(wěn) 定性要求更高.電動汽車在更換電池時.要考慮電池 安裝是否穩(wěn)固，多次更換電池帶來的磨損是否會影 響電池有效對接入車體，導(dǎo)電性是否受到影響等問 題.為了有效避免因更換不善引發(fā)的電池脫離車體、 電池著火、冒煙、爆炸等安全事故.可通過引進先進 設(shè)備如比較精確的定位系統(tǒng)、機械手、死鎖解除等 技術(shù)手段來保證電池安全替換，但這些設(shè)備價格不 菲，由此會導(dǎo)致汽車維護成本上升。 外：1. 電池箱上蓋 2. 通訊線插座 3.電源總線插座 4. 螺栓鎖止機構(gòu) 5.電池

8、箱下蓋 6.固定銷鎖 止機構(gòu) 內(nèi)：1.電池箱下蓋 2.電源總線和通訊線插座 3.壓緊 機構(gòu) 4.標(biāo)準(zhǔn)化電池模塊 5. 滾動導(dǎo)向機構(gòu) 車載動力電池的在車輛運行過程中，隨車體一起 經(jīng)受震動與顛簸，因此，考慮快速更換的同時，鎖 緊機構(gòu)必不可少。 在電池框側(cè)壁設(shè)置有固定銷鎖止機構(gòu)和螺栓鎖止機構(gòu) （圖1、圖3所示）。固定銷鎖止機構(gòu)由上片、下片、固 定銷、限位彈簧、定位彈簧和鎖止螺栓組成，上片和下 片分別與車輛底盤和電池箱焊接，實現(xiàn)電池箱與車體的 連接固定，通過拉伸定位彈簧實現(xiàn)固定銷與鎖止螺栓 的插銷配合鎖止，并通過限位彈簧防止車輛顛簸時電池 箱的向上串動。 螺栓銷鎖止機構(gòu)由上片、下片和鎖止 螺栓組成，上

9、片和下片分別與車輛底盤和電池箱焊接， 實現(xiàn)電池箱與車體的連接固定，通過鎖止螺栓和螺母的 配合實現(xiàn)鎖止功能。 通過蝶形導(dǎo)向螺栓與固定基座的相對位移，帶動楔形壓緊塊 的上下運動，擠壓滑動塊沿著固定基座的導(dǎo)軌左左右滑動， 從而擠壓標(biāo)準(zhǔn)化電池模塊相對電池箱內(nèi)壁的移動，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 化電池模塊的固定。 快速換電過程的具體實施 在動力電池箱內(nèi)部設(shè)有滾動導(dǎo)向機構(gòu)用于標(biāo)準(zhǔn)化電池模 塊的安裝與取出，通過滾動導(dǎo)向機構(gòu)及左右兩側(cè)設(shè)置的 限位壁板，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化電池模塊的滑動和安裝定位，并 通過壓緊機構(gòu)擠壓標(biāo)準(zhǔn)化電池模塊相對電池箱內(nèi)壁的移 動，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化電池模塊在電池箱內(nèi)部的固定。 通過固 定銷鎖止機構(gòu)及螺栓鎖止機構(gòu)上片與車

10、輛底盤、下片與 電池箱側(cè)壁的焊接，以及 鎖止螺栓與固定銷的插銷配合 鎖止、鎖止螺栓與螺母的配合鎖止實現(xiàn)動力電池箱與車 體的連接，并通過固定銷鎖止機構(gòu)的限位彈簧防止車輛 顛簸時電池箱的向上串動，整個電池箱安裝完成。將電 動汽車上的電源總線插頭、電池管理系統(tǒng)通訊線插頭與 電池箱上蓋的電源總線插座、電池管理系統(tǒng)通訊線插座 快速插接，即可完成電池組更換。反其道而行，即可完 成電池組的拆卸。 整個過程動用的設(shè)備只有電池箱裝卸 車（或者叉車），其他環(huán)節(jié)只用手動即可。 120/240 伏的充電系統(tǒng) Magna-Charge 感應(yīng)板充電系統(tǒng) 電動汽車蓄電池的維護保養(yǎng)要點 1、經(jīng)常用抹布蘸開水把電瓶外部擦洗一遍

11、，將面板、 柱頭上（即正負兩個極頭）擦拭干凈。有助于提高電瓶 的使用壽命。 2、日常行車時應(yīng)經(jīng)常檢查蓄電池蓋上的小孔是否暢通。 3、定期的檢查蓄電池電纜的連接問題，查看電纜有沒 有松動的情況。 4、檢查蓄電池內(nèi)部電解液高度，如發(fā)現(xiàn)電解液過低， 應(yīng)添加蒸餾水或?qū)Ｓ勉U酸電池補充液。切忌用飲用純凈 水代替。 5、加液時不要讓其他雜質(zhì)掉進蓄電池內(nèi)，如有雜質(zhì)掉 進去，千萬不能用金屬物質(zhì)去撈，應(yīng)用干木棒夾出雜質(zhì)。 6、蓄電池長久不用，會慢慢自行放電，直至報廢。因此 觀光車時長久不用時，每隔一個月對蓄電池進行一次充 電維護。 7、對蓄電池充電時，要把觀光車放置在通風(fēng)較好的位置， 打開蓄電池蓋（充電時務(wù)必關(guān)斷

12、觀光車電源）。 8、充電時不能用帶明火的手接近正在充電的蓄電池口。 9、電動車在使用時，要輕踏加速踏板，否則瞬間的大電 流放電會損壞蓄電池。 10、當(dāng)儀表板上的電量降低到紅色預(yù)警線時，應(yīng)當(dāng)及時 的進行充電。 11、將蓄電池需拆下來時，應(yīng)先拆負極再拆正極，安裝 時與此相反。 12、電動車在短距離使用后建議您及時將蓄電池充滿電， 讓蓄電池始終保持飽和狀態(tài)，可保持蓄電池的使用壽命。 電動汽車蓄電池檢修方法電動汽車蓄電池檢修方法 1.電電動汽車電池鼓殼的保養(yǎng)技動汽車電池鼓殼的保養(yǎng)技巧巧 2.電電動汽車動汽車“落后落后”電池的檢查與處理方法電池的檢查與處理方法 3.電電動汽車電池變動汽車電池變形形(鼓肚

13、鼓肚)的的檢查與處檢查與處理理 4.電電動汽車電池漏液的檢查與處理動汽車電池漏液的檢查與處理 5.電電動汽車電池充不進電的檢查與處理動汽車電池充不進電的檢查與處理 1.電動汽車電池鼓殼的保養(yǎng)技巧電動汽車電池鼓殼的保養(yǎng)技巧 (1)一組電池同時變形先測試電池電壓，如果電壓基 本正常，說明沒有短路存在，變形是過充電產(chǎn)生“熱失 控”所致。應(yīng)檢查充電器的充電參數(shù)，電壓偏高（高于 44.7V以上）無過充電保護或涓流轉(zhuǎn)換點電流偏低者 （低于0.3A以下）要更換充電器。 (2)一組電池中只有1只或2只變形有以下可能性：一 種是電池荷電不一致，充電時引起變形，荷電不一致的 原因，可能有短路單格存在，也可能試驗放

14、電或自放電 等；第二種是某些電池出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)硫酸鹽化，內(nèi)阻增 大，充電發(fā)熱造成變形，電池接反也可能引起變形。未 變形的電池應(yīng)檢查放電容量以及自放電特性。若無異常 則不屬于電池問題。 2.電動汽車電動汽車“落后落后”電池的檢查與處理電池的檢查與處理 方法方法 (1)首先將電池進行一般性的維護充電，然后用5A電流放電，放 電過程中不斷地測量電池的電壓，將放電容量不足的“落后” 電池選出來給予處理。先補加1.050的稀硫酸至剛好看到流動電 液出現(xiàn)，再繼續(xù)充電12-15h，充電時注意電池的溫度不要超過 50，充電結(jié)束后靜置0.5h-4h，重作5A放電。放電過程中測量 單格電壓的數(shù)值。若放電時間達不到標(biāo)

15、準(zhǔn)或者單格電壓到了 1.75V放電時間與正常電池相差較大者，則還應(yīng)重復(fù)上述充電程 序操作，直到符合要求為止。 (2)對“落后”電池的處理：若是重復(fù)充放循環(huán)后，電池容量 無明顯上升或仍為零伏左右或很低，這種電池一般有短路存在 或活性物質(zhì)嚴重脫落軟化，嚴重不可逆硫酸鹽化等，很可能不 能修復(fù)。對符合要求還可以繼續(xù)使用的電池，就抽盡流動的電 解液，擦干凈表面安上帽閥，用PVC(或氯仿)J粘合劑將面板粘合 好，即可投入使用。若無異常則不屬于電池問題。 3.電動汽車電池變形電動汽車電池變形(鼓肚鼓肚)的檢查與處理的檢查與處理 (1)一組電池(三只)同時變形先作電壓檢查，如果電壓基 本正常，說明沒有短路存在

16、，變形是過充電產(chǎn)生“熱失 控”所致。應(yīng)檢查充電的充電參數(shù)。電壓偏高(高于 44.7V以上)無過充電保護或涓流轉(zhuǎn)換點電流偏低者(低于 0.3A以下)要更換充電器。 (2)一組三只電池中只有1只或2只變形有以下可能性： 一種是電池荷電不一致，充電時造成某些電池過充電引 起變形，荷電不一致的原因，可能有短單格存在，也可 能試驗放電或自放電等；第二種是某些電池出現(xiàn)不可逆 轉(zhuǎn)硫酸鹽化，內(nèi)阻增大，充電發(fā)熱造成變形。未變形的 電池應(yīng)檢查放電容量以及自放電特性。若無異常則不屬 于電池問題。 4.電動汽車電池漏液的檢查與處理電動汽車電池漏液的檢查與處理 (1)漏液有四種情況：一是上蓋與底槽之間密封性不好或 因碰

17、撞，封口膠開裂造成；二是安全閥滲漏液；三是接 線端處滲酸漏液；四是其他部份出現(xiàn)滲酸液漏液。 (2)檢查與處理方法：先作外觀檢查，找出滲酸漏液部 位。取開面板看安全閥有無滲酸漏液痕跡，再打開安全 閥觀察電池內(nèi)部有無流動的電解液。作了上述工作之后 若仍未發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)做氣密性測試(放入水中加壓充氣， 觀察有無氣泡產(chǎn)生并冒出，有氣泡說明有滲酸、漏液)， 最后在充電過程中，觀察有流動電解液應(yīng)將其抽出 5.電動汽車電池充不進電的檢查與處理電動汽車電池充不進電的檢查與處理 (1)首先檢查充電回路的連接是否可靠，檢查連線與插 頭接觸是否完好，認真檢查插座和插頭有否“打火”燒 弧現(xiàn)象，有無線路損傷斷線等。 (2)檢查充電器有無損壞，充電參數(shù)是否符合要求。 (3)最后查看電池內(nèi)部是否有干涸現(xiàn)象，即電池缺陷液 嚴重。 (4)還應(yīng)檢查極板是否存在不可逆轉(zhuǎn)硫酸鹽化：極板不 可逆轉(zhuǎn)酸鹽化，可能過充放電測其端電壓的變化來判定。 在充電時，電池的電壓上升特別快，某些單格電壓特別 高，超出正常很多；放電時電壓下降特別快，電池不存 電或存電很少。出現(xiàn)上述情況可判斷電池出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn) 硫酸鹽化。 (5)上述故障的處理步驟：先將充電回路連接接牢 固，充電器不正常應(yīng)更