新能源汽車儲能裝置介紹課件

1、項目四 認(rèn)知新能源汽車核心技術(shù)【新能源汽車概論】目錄CONTENTS01學(xué)習(xí)目標(biāo)02知識儲備03實訓(xùn)案例04課堂練習(xí)學(xué)習(xí)重點學(xué)習(xí)重點1 12 2動力電池的種類、結(jié)構(gòu)、功用和特點能夠在汽車中找到動力電池的安裝位置，指出動力電池系統(tǒng)的各組成部件，并熟悉其相互之間關(guān)系。0101 PART ONELearning target學(xué)習(xí)目標(biāo)Learning target學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握動力電池的種類及結(jié)構(gòu)、功用1234了解動力電池的性能指標(biāo)及動力電池的要求了解超級電容的組成，分類及優(yōu)點了解飛輪儲能器的組成及優(yōu)點5能夠在汽車中找到動力電池的安裝位置，指出動力電池系統(tǒng)的各組成部件0202 PART TWOK

2、nowledge preparation知識準(zhǔn)備知識儲備 新能源汽車發(fā)展總體將遵循節(jié)能、環(huán)保兩大趨勢，逐步實現(xiàn)對化石燃料的替代。目前，混合動力車、插電式混合動力車和純電動車的批量生產(chǎn)和獲得更多市場份額的主要障礙是儲能裝置（動力源）。所用的儲能裝置必須具有性能高、壽命長、安全、廉價等特點。壽命長安全廉價性能高新能源汽車科技發(fā)展中的核心問題知識準(zhǔn)備1. 動力電池1.1 動力電池概述 純電動汽車的主要部件電機的驅(qū)動電能，來源于車載可充電動力電池或其他能量儲存裝置。知識準(zhǔn)備1. 動力電池1.1 動力電池概述 榮威E50采用的是美國A123電池單體，電池額定容量60Ah，額定電壓DC 300.3 V，電

3、池包總能量18.018kWh，電池包總重量230Kg。 采用水冷卻方式，由獨立電動水泵、散熱器、儲液罐等組成。知識準(zhǔn)備1. 動力電池1.1 動力電池概述（HV普銳斯） HV電池 (電池模塊) 電池管理系統(tǒng)服務(wù)插銷連接器HV 接線盒總成HV電池冷卻風(fēng)扇(無電刷)1. 動力電池1.1 動力電池概述知識儲備34 電池模塊電池模塊電池模塊(6 cell = 7.2 V)單元 (1.2 V)+ - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +HV接線盒總成服務(wù)插銷34 電池模塊HV電池 (電池模塊) 6 單元 (7.2 V) x 34 模塊=

4、 DC 244.8 V1. 動力電池1.1 動力電池概述知識儲備服務(wù)插銷服務(wù)插銷互鎖開關(guān)主保險絲服務(wù)插銷服務(wù)插銷主保險絲互鎖開關(guān)19 電池模塊9 電池模塊+-1. 動力電池1.1 動力電池概述 電池應(yīng)用的過程是電能輸入轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲，再以電能形式輸出的能量轉(zhuǎn)換過程。電能輸入電能輸出知識儲備1. 動力電池1.2 動力電池的組成正極活性物質(zhì)負(fù)極活性物質(zhì)外殼電解液隔膜知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo)電壓輸出效率容量自放電率內(nèi)阻放電倍率能量使用壽命功率制作成本 電池作為電動汽車的儲能裝置，在電動汽車上發(fā)揮著重要作用。動力電池性能的提高是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。它既是目前普及電動汽車的

5、瓶頸，也是電動汽車能否與傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車競爭的重要因素之一。知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo)電壓12345開路電壓 開路電壓是指電池在沒有負(fù)載情況下的端電壓。端電壓 電池的端電壓是指電池正極與負(fù)極之間的電位差。額定電壓 額定電壓是電池在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下工作時應(yīng)達(dá)到的電壓。充電終止電壓 蓄電池充足電時，極板上的活性物質(zhì)已達(dá)到飽和狀態(tài)。放電終止電壓 放電終止電壓是指電池放電時允許的最低電壓。知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo)1234容量理論容量 理論容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計算而得到的最高理論值。實際容量 實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量，它等于放電電流與放電時

6、間的乘積，單位為Ah。標(biāo)稱容量 標(biāo)稱容量是用來鑒別電池的近似安時值。額定容量 額定容量也叫保證容量，保證電流在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo)內(nèi)阻電池的內(nèi)阻是指電流流過電池內(nèi)部時所受到的阻力。知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo)1234能量理論能量 理論能量是電池的理論容量與額定電壓的乘積，指一定標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的放電條件下，電池所輸出的能量。實際能量 實際能量是電池實際容量與平均工作電壓的乘積，表示在一定條件下電池所能輸出的能量。比能量 比能量也稱質(zhì)量比能量，是指電池單位質(zhì)量所能輸出的電能，單位是wh/kg。能量密度 能量密度也稱體積比

7、能量，是指電池單位體積所能輸出的電能，單位是Wh/L。知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo)功率比功率1功率密度2 比功率是指單位質(zhì)量電池所能輸出的功率，也稱質(zhì)量比功率，單位為W/kg或kW/kg。 功率密度是指單位體積電池所能輸出的功率，也稱體積此功率，單位為W/L或kW/L。知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo) 動力電池作為能量存儲器，充電時把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，放電時把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來。輸出效率知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo) 自放電率是指電池在存放期間容量的下降率，即電池?zé)o負(fù)荷時自身放電使容量損失的速度。自放電率知識儲備1. 動力電池1.3 電池

8、的性能指標(biāo) 電池放電電流的大小常用“放電倍率”表示，即電池的放電倍率用放電時間表示或者說以一定的放電電流放完額定容量所需的小時數(shù)來表示。放電倍率知識儲備1. 動力電池1.3 電池的性能指標(biāo) 使用壽命是指電池在規(guī)定條件下的有效壽命期限。電池發(fā)生內(nèi)部短路或損壞而不能使用，以及容量達(dá)不到規(guī)范要求時電池使用失效，這時電池的使用壽命終止。使用壽命知識儲備1. 動力電池1.3電池的性能指標(biāo) 電池的制作成本也是一個重要的指標(biāo)，電動汽車發(fā)展的瓶頸之一就是電池價格過高。制作成本知識儲備1. 動力電池1.4 電動汽車對動力電池的要求01020304比能量高0506充放電效率高使用成本低比功率大安全性好相對穩(wěn)定性好

9、知識儲備1. 動力電池1.5 常見動力電池鉛酸蓄電池鎳氫電池磷酸鐵鋰電池三元鋰電池知識儲備1. 動力電池（1）鉛酸蓄電池的特點1深放電循環(huán)壽命短3比能量差2價格低廉4快速充電性能差知識儲備1. 動力電池（1）鉛酸蓄電池基本結(jié)構(gòu)知識儲備1. 動力電池（2）鎳氫電池的特點堿性蓄電池高比能量高功率大電流放電可循環(huán)充放電無污染等優(yōu)點商業(yè)化高知識儲備1. 動力電池（2.1）鎳氫電池基本結(jié)構(gòu)知識儲備1. 動力電池（3）磷酸鐵鋰電池的特點充放電效率相對較高歷史短安全性高熱穩(wěn)定性好工作溫度范圍寬廣125341. 動力電池（3）磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)知識儲備1. 動力電池（4）三元鋰電池的特點安全性高、適合做動力電

10、池或小型電池在筆記本電池領(lǐng)域廣泛使用國內(nèi)外小型的高倍率動力電池大部分使用三元正極材料重量能量密度高01020304單體電池容量很小05知識儲備1. 動力電池（4）三元鋰電池的結(jié)構(gòu)知識儲備2. 超級電容（1） 超級電容 超級電容器，又名電化學(xué)電容器、雙電層電容器。是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。知識儲備1.5.2 其它儲能裝置（1） 超級電容的基本結(jié)構(gòu)聚四氟乙烯載體壓有活性物質(zhì)的泡沫鎳集電極聚丙烯電池隔膜 2. 超級電容知識儲備（1） 超級電容的分類法拉第準(zhǔn)電容雙電層電容超級電容2. 超級電容知識儲備2.3 超級電容器的優(yōu)點01功率

11、密度高工作溫度范圍寬充放電循環(huán)壽命長儲存壽命長充電時間短特殊的功率密度和適度能量密度02060503042. 超級電容知識儲備2.4 超級電容器的發(fā)展現(xiàn)狀國家公司/研究機構(gòu)使用技術(shù)電容參數(shù)比能量（Wh/kg）比功率（W/kg）美國Maxwell碳微粒電極，有機電解液3V8000-2000F3-4200-400鋁箔附著碳布電極，有機電解液3V，130F3500Los Alamos國家實驗室導(dǎo)電聚合物電極，有機電解液2.8V，0.8F1.22000俄羅斯ELIT碳微粒電極，有機電解液450V（多個單體），0.5F1900-1000ESMA混合型（NiOx）/碳電極，KOH電解液1.7V（單體）17

12、V（模塊）8-1080-100日本Panasonic碳微粒電極，有機電解液3V，800-2000F3-4200-400NEC碳微粒電極，水基電解液5-11V（多個單體）1-2F0.55-10法國Saft碳微粒電極，有機電解液2.8V,3500 F63000韓國 碳微粒電極，有機電解液2.3V,1200F2.7V，1200F5.852002. 超級電容知識儲備3. 飛輪儲能器（2）飛輪儲能器飛輪儲能器的結(jié)構(gòu)美國宇航局（NASA）設(shè)計的飛輪儲能系統(tǒng)知識儲備（2）飛輪儲能器的優(yōu)點能量密度高體積小、質(zhì)量輕工作溫度范圍廣能量轉(zhuǎn)換率高使用壽命長低損耗、低維護3. 飛輪儲能器知識儲備（2） 飛輪儲能器的應(yīng)用

13、在電動汽車領(lǐng)域，飛輪儲能器非常適合應(yīng)用于混合動力車輛中。作為一種新興的儲能方式，飛輪電池?fù)碛袀鹘y(tǒng)化學(xué)電池?zé)o法比擬的優(yōu)點，它非常符合未來儲能技術(shù)的發(fā)展方向。3. 飛輪儲能器知識儲備 各類電池性能鉛酸電池鎳鎘電池（Ni-Cd）鎳氫電池（Ni-MH）鋰電池額定電壓(V)21.21.23.2/3.6/3.7重量能量密度(W.h/kg)253040556090120200體積能量密度（W.h/L）6580150180300350350400最佳工作溫度()-4060-2060-2045045安全性安全安全安全有一些隱患環(huán)保鉛污染鎘污染環(huán)保環(huán)保記憶效應(yīng)有有輕度無循環(huán)壽命（次）200300500100050

14、01500電池成本(RMB/Wh)0.61.02.02.62.53.82.03.5充電器成本低(穩(wěn)壓源)一般（恒流源）一般（恒流源）高(恒流恒壓)1.5.3 常見動力電池性能比較（1）常見動力電池性能比較 各類電池性能鈷酸鋰電池錳酸鋰電池三元鋰電池磷酸鐵鋰電池額定電壓(V)3.63.73.63.73.63.73.23.3重量能量密度(W.h/kg環(huán)壽命（次）600600600800安全性低較高較高高記憶效應(yīng)無無無無熱穩(wěn)定性不穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定穩(wěn)定原料成本髙昂較低較低低（2）鋰離子電池性能比較1.6動力電池系統(tǒng)功用與結(jié)構(gòu)組成 動力電池系統(tǒng)主要由動力電池組件、高壓控制盒、車

15、載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、動力電池充電系統(tǒng)（快充、慢充）等部件組成。純電動汽車電源系統(tǒng)主要組成知識準(zhǔn)備1. 動力電池 動力電池系統(tǒng)主要由動力電池模組、電池管理系統(tǒng)、動力電池箱及輔助元器件、加熱和冷卻系統(tǒng)等五部分組成。1.6.1動力電池組件知識準(zhǔn)備1. 動力電池 電池單體：構(gòu)成動力電池模塊的最小單元。一般由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及外殼等構(gòu)成；實現(xiàn)電能與化學(xué)能之間直接轉(zhuǎn)換。電池模塊：一組并聯(lián)的電池單體的組合，該組合額定電壓與電池單體的額定電壓相等，是電池單體在物理結(jié)構(gòu)和電路上連接起來的最小分組，可作為一個單元替換。模組：由多個電池模塊或單體電芯串聯(lián)組成的一個組合體。 （1）動力電池模組單體電池單體電

16、池電池模塊電池模組知識準(zhǔn)備1. 動力電池1.1 動力電池概述 北汽EV160動力電池系統(tǒng)的單體電芯電壓范圍為2.5V3.7V，動力電池系統(tǒng)的總電壓工作范圍為：255V-372V。 動力電池系統(tǒng)的額定電壓=單體電芯額定電壓單體電芯串聯(lián)數(shù)；動力電池系統(tǒng)的容量=單體電芯容量單體電芯并聯(lián)數(shù)量；動力電池系統(tǒng)總能量=動力電池系統(tǒng)的額定電壓動力電池系統(tǒng)容量。項目參數(shù)零部件號E00008217額定電壓320V電芯容量66Ah額定能量25.6kWh總質(zhì)量278kg工作電壓范圍220400V能量密度76Wh/kg比亞迪秦動力電池組模組連接（2）動力電池箱體 動力電池箱體是支撐、固定、包圍動力電池箱體的組件，主要由

17、上蓋、下托盤、過渡件、護板等部件組成。（3）電池管理系統(tǒng)動力電池管理系統(tǒng)是對動力電池進行監(jiān)控和管理，是保護和管理動力電池組件的核心部件。北汽EV160動力電池管理系統(tǒng)如下圖。高壓盒高壓盒主控制盒主控制盒動力電池管理控制器動力電池管理控制器輔助元器件主要由主（正、負(fù)）繼電器、預(yù)充繼電器、預(yù)充電阻、加熱繼電器、電流傳感器、熔斷絲、高低壓插接件、高低壓線束等組成（4）輔助元器件（5 5）動力電池加熱與冷卻系統(tǒng)動力電池加熱與冷卻系統(tǒng)1.6.2 DC/DC轉(zhuǎn)換器DC/DC轉(zhuǎn)換器（又稱“變壓器”），一般位于前機艙內(nèi)，主要用于將動力電池的高壓直流電逆變?yōu)楦邏?、高頻交流電，通過變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪?、高頻交流電，最

18、后通過整流濾波轉(zhuǎn)換為12V低壓直流電給低壓蓄電池充電及整車低壓用電系統(tǒng)供電。動力電池高壓控制盒DC/DC轉(zhuǎn)換器低壓蓄電池圖4-18 DC/DC轉(zhuǎn)換器工作原理高壓控制盒低壓蓄電池動力電池慢充口DC/DC轉(zhuǎn)換器電機控制器純電動汽車車載充電機位于前機艙或后尾箱內(nèi)，主要是將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿﹄姵厮枰绷麟?，實現(xiàn)動力電池的充電。1.6.3車載充電機交流充電口（慢充）車載充電器高壓配電箱動力電池車載充電器位置及工作系統(tǒng)圖儀表電池管理器車載充電器1.6.4高壓控制盒高壓控制盒將動力電池組的高壓直流電的輸出分配給整車高壓電器使用，也將車載充電器或快充的電能轉(zhuǎn)換給動力電池所需要電能儲存。高壓控制盒有熔斷

19、絲，可實現(xiàn)對高壓電器的保護及切斷。一般高壓控制盒連接快充、動力電池組件、電機控制器、車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、其它高壓插件（如PTC加熱器、空調(diào)壓縮機）等。高壓控制盒PDU電池高壓分配單元、車載充電器北汽EV160高壓控制盒吉利帝豪EV450高壓分配單元1.6.5高壓維修開關(guān)在電動車輛需要維修時，把手動維修開關(guān)與電池包脫離，使高壓設(shè)備斷電，以保證維修安全，另外當(dāng)動力電池放電電流過大或短路時，維修開關(guān)熔斷絲熔斷，保證高壓安全。高壓維修開關(guān)比亞迪秦高壓維修開關(guān)接通狀態(tài)0303 PART THREETraining case實訓(xùn)案例實訓(xùn)案例北汽北汽EV160EV160汽車整車汽車整車實訓(xùn)車輛1. 操作準(zhǔn)備1.操作前的準(zhǔn)備舉升機北汽EV160動力電池實訓(xùn)案例1. 操作準(zhǔn)備2.1 動力電池位置認(rèn)知1 1舉升車輛2 2觀察動力電池所在位置實訓(xùn)案例1. 操作準(zhǔn)備2.2 動力電池結(jié)構(gòu)認(rèn)知2. 操作步驟北汽EV160動力電池結(jié)構(gòu)實訓(xùn)案例先查找資料，初步認(rèn)知北汽EV160動力電池的組成及各組成位置。1 12.2 動力電池結(jié)構(gòu)認(rèn)知2. 操作步驟實訓(xùn)案例在動力電池上找到動力電池保險絲盒所在的位置，并觀察其結(jié)構(gòu)。2 2北汽EV160保險絲位置2.2 動力電池結(jié)構(gòu)認(rèn)知2. 操作步驟實訓(xùn)案例找到動力電池BMS電源控制系統(tǒng)所在位置，并觀察各部件結(jié)構(gòu)。3 3北汽EV160動力電池組件位