新能源汽車技術(shù)解析-第二章純電動汽車電源系統(tǒng)

新能源汽車技術(shù)解析@：越野越瘋第二章

純電動汽車電源系統(tǒng)2電源系統(tǒng)主要由動力電池、電池管理系統(tǒng)、車載充電機、輔助電源等組成，其功用是向用電裝置提供電能、監(jiān)測動力電池使用情況以及控制充電設(shè)備向蓄電池充電。動力電池是電動汽車的儲能裝置，要評定動力電池的實際效應(yīng)，主要是看其性能指標。一、動力電池主要性能指標一般作為動力電池，利用化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的電池，可以分為原電池、蓄電池和燃料電池化學(xué)電池一般作為輔助電源使用，如超級電容器物理電池電池分類電壓01容量02內(nèi)阻03能量04功率05輸出效率06自放電率07使用壽命08電池主要性能指標電壓一、動力電池主要性能指標電池電壓主要有端電壓、標稱（額定）電壓、開路電壓、工作電壓、充電終止電壓和放電終止電壓等。電池的端電壓是指電池正極與負極之間的電位差。端電壓電池在開路條件下的端電壓稱為開路電壓，即電池在沒有負載情況下的端電壓。開路電壓蓄電池充足電時，極板上的活性物質(zhì)已達到飽和狀態(tài)，再繼續(xù)充電，電池的電壓也不會上升，此時的電壓稱為充電終止電壓。鉛酸蓄電池的充電終止電壓為2.7～2.8V，金屬氫化物鎳蓄電池的充電終止電壓為1.5V，鋰離子蓄電池的充電終止電壓為4.25V。充電終止電壓也稱額定電壓，是指電池在標準規(guī)定條件下工作時應(yīng)達到的電壓。標稱電壓由極板材料的電極電位和內(nèi)部電解液的濃度決定。鉛酸蓄電池的標稱電壓是2V，金屬氫化物鎳蓄電池的標稱電壓為1.2V，磷酸鐵鋰電池的標稱電壓為3.2V，錳酸鋰離子電池的標稱電壓為3.7V。標稱電壓也稱負載電壓，是指電池接通負載后處于放電狀態(tài)下的端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。工作電壓電池在一定標準所規(guī)定的放電條件下放電時，電池的電壓將逐漸降低，當電池再不宜繼續(xù)放電時，電池的最低工作電壓稱為放電終止電壓。如果電壓低于放電終止電壓后電池繼續(xù)放電，電池兩端電壓會迅速下降，形成深度放電。極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復(fù)，從而影響電池壽命。放電終止電壓和放電率有關(guān)，放電電流直接影響放電終止電壓。在規(guī)定的放電終止電壓下，放電電流越大，電池容量越小。金屬氫化物鎳蓄電池的放電終止電壓為1V，鋰離子蓄電池的放電終止電壓為3.0V。放電終止電壓容量一、動力電池主要性能指標容量是指完全充電的蓄電池在規(guī)定條件下所釋放的總的電量，單位為A·h或kA·h，它等于放電電流與放電時間的乘積。單元電池內(nèi)活性物質(zhì)的數(shù)量決定單元電池含有的電荷量，而活性物質(zhì)的含量則由電池使用的材料和體積決定，通常電池體積越大，容量越高。電池的容量可以分為額定容量、n小時率容量、理論容量、實際容量、荷電狀態(tài)等。1額定容量額定容量是指在室溫下完全充電的蓄電池以I1（A）電流放電，達到終止電壓時所放出的容量。2n小時率容量n小時率容量是指完全充電的蓄電池以n小時率放電電流放電，達到規(guī)定終止電壓時所釋放的電量。3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。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量的電池所能給出的理論電量，單位為A·h/L或A·h/kg。4實際容量實際容量也稱可用容量，是指蓄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間的乘積，其值小于理論容量。實際容量反映了蓄電池實際存儲電量的大小，蓄電池容量越大，電動汽車的續(xù)駛里程就越遠。在使用過程中，電池的實際容量會逐步衰減。國家標準規(guī)定新出廠的電池實際容量大于額定容量值為合格電池。5荷電狀態(tài)荷電狀態(tài)（stateofcharge,SOC）是指蓄電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值，反映蓄電池容量變化的特性。SOC=1即表示蓄電池為充滿狀態(tài)。隨著蓄電池的放電，蓄電池的電荷逐漸減少，此時蓄電池的充電狀態(tài)可以用SOC值的百分數(shù)的相對量來表示電池中電荷的變化狀態(tài)。一般蓄電池放電高效率區(qū)為50％～80％SOC。內(nèi)阻一、動力電池主要性能指標電池的內(nèi)阻是指電流流過電池內(nèi)部時所受到的阻力，一般是蓄電池中電解質(zhì)、正負極群、隔板等電阻的總和。電池內(nèi)阻越大，電池自身消耗掉的能量越多，電池的使用效率越低。內(nèi)阻很大的電池在充電時發(fā)熱很嚴重，使電池的溫度急劇上升，對電池和充電機的影響都很大。隨著電池使用次數(shù)的增多，由于電解液的消耗及電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性的降低，蓄電池的內(nèi)阻會有不同程度的升高。電池內(nèi)阻通過專用儀器測量得到。絕緣電阻是電池端子與電池箱或車體之間的電阻。能量一、動力電池主要性能指標電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能輸出的電能，單位為W·h或kW·h。它影響電動汽車的續(xù)駛里程。電池的能量分為總能量、理論能量、實際能量、比能量、能量密度、充電能量、放電能量等。總能量總能量是指蓄電池在其壽命周期內(nèi)電能輸出的總和。理論能量理論能量是電池的理論容量與額定電壓的乘積，指一定標準所規(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，單位為W·h/kg。比能量有理論比能量和實際比能量之分。理論比能量是指1kg電池反應(yīng)物質(zhì)完全放電時理論上所能輸出的能量；實際比能量是指1kg電池反應(yīng)物質(zhì)所能輸出的實際能量。電池的實際比能量遠小于理論比能量。電池的比能量是綜合性指標，它反映了電池的質(zhì)量水平。電池的比能量影響電動汽車的整車質(zhì)量和續(xù)駛里程，是評價電動汽車的動力電池是否滿足預(yù)定的續(xù)駛里程的重要指標。能量密度能量密度也稱體積比能量，是指電池單位體積所能輸出的電能，單位為W·h/L。充電能量充電能量是指通過充電機輸入蓄電池的電能。放電能量放電能量是指蓄電池放電時輸出的電能。功率一、動力電池主要性能指標電池的功率是指電池在一定的放電制度下，單位時間內(nèi)所輸出能量的大小，單位為W或kW。電池的功率決定了電動汽車的加速性能和爬坡能力。比功率單位質(zhì)量電池所能輸出的功率稱為比功率，也稱質(zhì)量比功率，單位為W/kg或kW/kg功率密度從蓄電池的單位質(zhì)量或單位體積所獲取的輸出功率稱為功率密度，單位為W/kg或W/L從蓄電池的單位質(zhì)量所獲取的輸出功率稱為質(zhì)量功率密度從蓄電池的單位體積電池所獲取的輸出功率稱為體積功率密度輸出效率一、動力電池主要性能指標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，放電時把電能釋放出來。在這個可逆的電化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，有一定的能量損耗。通常用電池的容量效率和能量效率來表示。容量效率是指電池放電時輸出的容量與充電時輸入的容量之比（ηc為電池的容量效率；Co為電池放電時輸出的容量，A·h；Ci為電池充電時輸入的容量，A·h）影響電池容量效率的主要因素是副反應(yīng)。當電池充電時，有一部分電量消耗在水的分解上。此外，自放電以及電極活性物質(zhì)的脫落、結(jié)塊、孔率收縮等也降低容量輸出。容量效率能量效率也稱電能效率，是指電池放電時輸出的能量與充電時輸入的能量之比（ηE為電池的能量效率；Eo為電池放電時輸出的能量，W·h；Ei為電池充電時輸入的能量，W·h。）影響能量效率的原因是電池存在內(nèi)阻，它使電池充電電壓增加，放電電壓下降。內(nèi)阻的能量損耗以電池發(fā)熱的形式損耗掉。能量效率自放電率是指電池在存放期間容量的下降率，即電池無負荷時自身放電使容量損失的速度，它表示蓄電池擱置后容量變化的特性。自放電率用單位時間容量降低的百分數(shù)表示。（ηΔc為電池自放電率；Ca為電池存儲前的容量，A·h；Cb為電池存儲后的容量，A·h；Tt為電池存儲的時間，常以天、月為單位。）自放電率輸出效率一、動力電池主要性能指標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，放電時把電能釋放出來。在這個可逆的電化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，有一定的能量損耗。通常用電池的容量效率和能量效率來表示。放電倍率一、動力電池主要性能指標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，由此可見，放電時間越短，即放電倍率越高，則放電電流越大。放電倍率等于額定容量與放電電流之比。根據(jù)放電倍率的大小，可分為低倍率（<0.5C）、中倍率（0.5～3.5C）、高倍率（3.5～7.0C）、超高倍率（>7.0C）。例如，某電池的額定容量為20A·h，若用4A電流放電，則放完20A·h的額定容量需用5h，也就是說以5倍率放電，用符號C/5或0.2C表示，為低倍率。使用壽命一、動力電池主要性能指標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。電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。使用期限是指電池可供使用的時間，包括電池的存放時間。使用周期是指電池可供重復(fù)使用的次數(shù)，也稱循環(huán)壽命。鉛酸蓄電池分類二、動力電池主要類型動力電池主要有鉛酸蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池、鋰離子蓄電池、鋅空氣電池、超級電容器等。鉛酸蓄電池是指正極活性物質(zhì)使用二氧化鉛，負極活性物質(zhì)使用海綿狀鉛，并以硫酸溶液為電解液的蓄電池。鉛酸蓄電池主要用在低速電動汽車上。免維護鉛酸蓄電池免維護鉛酸蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補充蒸餾水。它具有耐振、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通鉛酸蓄電池的2倍。市場上的免維護鉛酸蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要添加；另一種是電池本身出廠時就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補充液。閥控密封式鉛酸蓄電池閥控密封式鉛酸蓄電池在使用期間不用加酸加水維護，電池為密封結(jié)構(gòu)，不會漏酸，也不會排酸霧，電池蓋子上設(shè)有溢氣閥（也叫安全閥），其作用是當電池內(nèi)部氣體量超過一定值，即當電池內(nèi)部氣壓升高到一定值時，溢氣閥自動打開，排出氣體，然后自動關(guān)閉，防止空氣進入電池內(nèi)部。閥控密封式鉛酸蓄電池分為玻璃纖維（AGM）和膠體（GEL）電池兩種。AGM電池采用吸附式玻璃纖維棉作隔膜，電解液吸附在極板和隔膜中，電池內(nèi)無流動的電解液，電池可以立放工作，也可以臥放工作；GEL電池以二氧化硅（SiO2）作凝固劑，電解液吸附在極板和膠體內(nèi)，一般立放工作。無特殊說明，皆指AGM電池。電動汽車使用的動力電池一般是閥控密封式鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)二、動力電池主要類型鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。它由正負極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。極板鉛酸蓄電池的核心部件，正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，負極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成，主要作用是參與電化學(xué)反應(yīng)，是鉛酸蓄電池的活性物質(zhì)之一隔板隔離正、負極板，防止短路，作為電解液的載體，能夠吸收大量的電解液，起到促進離子良好擴散的作用溢氣閥位于蓄電池頂部，起到安全、密封、防爆等作用鉛酸蓄電池工作原理二、動力電池主要類型使用鉛酸蓄電池時，把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的過程叫放電。在使用后，借助于直流電在電池內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能而儲蓄起來，這種蓄電過程叫作充電。鉛酸蓄電池是酸性蓄電池，其化學(xué)反應(yīng)式為：PbO+H2SO4→PbSO4+H2O充電放電01陰極的還原反應(yīng)把鉛板分別和直流電源的正、負極相連，進行充電電解02陽極的氧化反應(yīng)03充電時的總反應(yīng)2PbSO4+2H2O→Pb+PbO2+2H2SO404蓄電池陰極的氧化反應(yīng)隨著電流的通過，PbSO4在陰極上變成蓬松的金屬鉛，在陽極上變成黑褐色的二氧化鉛，溶液中有H2SO4生成。Pb→Pb2++2e-05陽極的還原反應(yīng)PbO2+4H++2e-→Pb2++2H2O由于硫酸的存在，Pb2+也立即生成PbSO406放電時總的反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4→2PbSO4+2H2O注：蓄電池充電的時候，隨著電池端電壓的升高，水開始被電解，當單體電池電壓達到約2.39V時，水的電解不可忽視。陽極給出電子，陰極得到電子，從而形成了回路電流。端電壓越高，電解水也越激烈，此時充入的大部分電荷參加水電解，形成的活性物質(zhì)很少。電動汽車對鉛酸蓄電池的要求外觀目測法檢測蓄電池外觀時，外殼不得有變形及裂紋，表面干燥、無酸液，且標志清晰、正確極性電壓表檢查蓄電池極性時，電池極性應(yīng)與標志的極性符號一致外形尺寸及質(zhì)量蓄電池外形尺寸、質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)標準端子端子的位置以及端子的外觀、結(jié)構(gòu)等具體要求由用戶與廠家協(xié)商決定3h率額定容量蓄電池按規(guī)定試驗時，第一次容量應(yīng)不低于額定值的90％；蓄電池應(yīng)在第10次容量試驗或之前達到額定值，且最終放電容量不應(yīng)高于企業(yè)提供額定值的110％大電流放電完全充電的蓄電池在溫度為20℃±5℃的環(huán)境中靜止5h，然后以3I3A的電流恒電流放電到單體蓄電池電壓為1.5V終止，放電時間應(yīng)不少于40min；完全充電的蓄電池在溫度為20℃±5℃的環(huán)境中靜止5h，然后以9I3A的電流恒電流放電3min，單體蓄電池電壓應(yīng)不低于1.4V快速充電能力蓄電池按規(guī)定方法放電時，充電容量應(yīng)不小于額定值的70％二、動力電池主要類型電動汽車對鉛酸蓄電池的要求-20℃低溫放電完全充電的蓄電池在溫度為-20℃±2℃環(huán)境中擱置20h，并在該環(huán)境中以6I3A的電流連續(xù)放電至單體蓄電池電壓為1.4V，放電時間應(yīng)不少于5min；完全充電的蓄電池在溫度為-20℃±2℃環(huán)境中擱置20h，并在該環(huán)境中以I3A的電流連續(xù)放電至單體蓄電池電壓為1.4V，容量應(yīng)不低于額定值的55％安全性蓄電池按規(guī)定方法完全充電后，以0.7I3（A）的電流連續(xù)充電5h，然后目視檢查蓄電池外觀，外殼不得出現(xiàn)漏液、破裂等異?，F(xiàn)象密封反應(yīng)效率對于閥控密封式鉛酸蓄電池，按規(guī)定方法試驗時，其密封反應(yīng)效率應(yīng)不低于90％水損耗對于免維護鉛酸蓄電池，按規(guī)定方法試驗時，按額定容量計算，其水損耗應(yīng)不大于3g/（A·h）?荷電保持能力蓄電池按規(guī)定方法試驗時，其常溫容量應(yīng)不低于儲存前容量的85％；高溫容量應(yīng)不低于儲存前容量的70％耐振動性能蓄電池按規(guī)定方法進行試驗，試驗期間，蓄電池放電電壓應(yīng)無異常；試驗后，檢查蓄電池應(yīng)機械損傷，無電解液滲漏循環(huán)耐久能力蓄電池按規(guī)定方法試驗時，當蓄電池容量降至額定值的80％時，循環(huán)次數(shù)應(yīng)不少于400次二、動力電池主要類型金屬氫化物鎳蓄電池二、動力電池主要類型01金屬氫化物鎳蓄電池也稱鎳氫蓄電池，是指正極使用鎳氧化物、負極使用可吸收釋放氫的儲氫合金、以氫氧化鉀為電解質(zhì)的蓄電池。金屬氫化物鎳蓄電池在混合動力電動汽車上應(yīng)用較多。電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池可分為方形和圓柱形兩種。02金屬氫化物鎳蓄電池的結(jié)構(gòu)圓柱形金屬氫化物鎳蓄電池結(jié)構(gòu)如右圖所示，主要由正極、負極、分離層、外殼、電解液等組成。金屬氫化物鎳蓄電池正極是活性物質(zhì)氫氧化鎳，負極是儲氫合金，分離層是隔膜紙，用氫氧化鉀作為電解質(zhì)，在正、負極之間有分離層，共同組成金屬氫化物鎳單體電池。在金屬鉑的催化作用下，完成充電和放電的可逆反應(yīng)。在圓柱形電池中，正、負極用隔膜紙分開卷繞在一起，然后密封在金屬外殼中。在方形電池中，正負極由隔膜紙分開后疊成層狀密封在外殼中。金屬氫化物鎳蓄電池定義及分類電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池的基本單元是單體電池，按使用要求組合成不同電壓和不同電荷量的金屬氫化物鎳蓄電池總成，如下圖所示。金屬氫化物鎳蓄電池的工作原理二、動力電池主要類型金屬氫化物鎳蓄電池是將物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置。金屬氫化物鎳蓄電池的性能特點主要取決于本身體系的電極反應(yīng)。充電放電01充電時正、負極的電化學(xué)反應(yīng)Ni（OH）2-e-+OH-→NiOOH+H2O2MH+2e-→2M-+H202放電時正、負極的電化學(xué)反應(yīng)NiOOH+H2O+e-→Ni（OH）2+OH-2M-+H2→2MH+2e-金屬氫化物鎳蓄電池的規(guī)格和外形尺寸二、動力電池主要類型金屬氫化物鎳蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示金屬氫化物鎳蓄電池最大外形尺寸見表單體蓄電池要求外觀在良好的光線條件下，用目測法檢查單體蓄電池的外觀，外殼不得有變形及裂紋，表面平整、干燥、無堿痕、無污物，且標志清晰。極性用電壓表檢查蓄電池的極性時，電池極性應(yīng)與標志的極性符號一致外形尺寸及質(zhì)量單體蓄電池的外形尺寸及質(zhì)量應(yīng)符合生產(chǎn)企業(yè)提供的技術(shù)條件室溫放電容量單體蓄電池按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應(yīng)不低于額定容量，并且不超過額定容量的110％，同時所有測試對象初始容量極差不大于初始容量平均值的5％金屬氫化物鎳蓄電池的要求二、動力電池主要類型金屬氫化物鎳蓄電池的要求分為單體蓄電池的要求和蓄電池模塊的要求。單體蓄電池是構(gòu)成蓄電池的最小單元，一般由正極、負極及電解質(zhì)等組成，其標稱電壓為電化學(xué)偶的標稱電壓蓄電池模塊是指一組相連的單體蓄電池的組合在良好的光線條件下，用目測法檢查蓄電池模塊的外觀，外觀不得有變形及裂紋，表面平整干燥、無外傷，且排列整齊、連接可靠、標志清晰等。外觀用電壓表檢查蓄電池模塊的極性時，蓄電池極性應(yīng)與標志的極性符號一致極性蓄電池模塊的外形尺寸及質(zhì)量應(yīng)符合生產(chǎn)企業(yè)提供的技術(shù)條件外形尺寸及質(zhì)量蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應(yīng)不低于額定值，并且不超過額定容量的110％，同時所有測試對象初始容量極差不大于初始容量平均值的7％室溫放電容量按照廠家提供電池類型進行試驗，高能量蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應(yīng)不低于初始容量的90％；高功率蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應(yīng)不低于初始容量的80％室溫倍率放電容量蓄電池模塊要求蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其放電容量應(yīng)不低于初始容量的80％室溫倍率充電性能金屬氫化物鎳蓄電池的要求二、動力電池主要類型蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其放電容量應(yīng)不低于初始容量的80％低溫放電容量蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其放電容量應(yīng)不低于初始容量的90％高溫放電容量蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，其室溫荷電保持率應(yīng)不低于初始容量的85％，高溫荷電保持率應(yīng)不低于初始容量的70％，容量恢復(fù)應(yīng)不低于初始容量的95％荷電保持與容量恢復(fù)能力蓄電池模塊按規(guī)定方法進行耐振動性試驗時，不允許出現(xiàn)放電電流銳變、電壓異常、蓄電池殼變形、電解液溢出等現(xiàn)象，并保持連接可靠、結(jié)構(gòu)完好耐振動性蓄電池模塊按規(guī)定方法試驗時，容量恢復(fù)應(yīng)不低于初始容量的90％儲存蓄電池模塊要求蓄電池模塊按規(guī)定方法進行短路、過放電、過充電、加熱、針刺、擠壓等試驗時，應(yīng)不爆震、不起火、不漏液安全性金屬氫化物鎳蓄電池的要求二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池分類二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池是用錳酸鋰、磷酸鋰或鈷酸鋰等鋰的化合物作正極，用可嵌入鋰離子的碳材料作負極，使用有機電解質(zhì)的蓄電池。目前純電動汽車上應(yīng)用的儲能裝置主要是鋰離子蓄電池。方形鋰離子蓄電池圓形鋰離子蓄電池外形分類鋰離子蓄電池分類二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池是用錳酸鋰、磷酸鋰或鈷酸鋰等鋰的化合物作正極，用可嵌入鋰離子的碳材料作負極，使用有機電解質(zhì)的蓄電池。目前純電動汽車上應(yīng)用的儲能裝置主要是鋰離子蓄電池。錳酸鋰離子蓄電池正極使用錳酸鋰材料的電池，其標稱電壓達到3.7V，以成本低、安全性好被廣泛使用。錳酸鋰（LiMn2O4）具有尖晶石結(jié)構(gòu)，其理論容量為148mA·h/g，實際容量為90～120mA·h/g，工作電壓范圍為3～4V。主要優(yōu)點是錳資源豐富、價格便宜、安全性高、比較容易制備。缺點是理論容量不高；材料在電解質(zhì)中會緩慢溶解，即與電解質(zhì)的相容性不太好；在深度充放電的過程中，材料容易發(fā)生晶格畸變，造成電池容量迅速衰減，特別是在較高溫度下使用時更是如此。磷酸鐵鋰離子蓄電池用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子蓄電池。磷酸鐵鋰（LiFePO4）具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)，其理論容量為170mA·h/g，在沒有摻雜改性時其實際容量已高達110mA·h/g。通過對磷酸鐵鋰進行表面修飾，其實際容量可高達165mA·h/g，已經(jīng)非常接近理論容量，工作電壓為3.4V左右。磷酸鐵鋰具有高穩(wěn)定性、更安全可靠、更環(huán)保并且價格低廉的特性。磷酸鐵鋰正極材料被認為是最有發(fā)展前途的動力電池正極材料。其缺點是電阻率較大，電極材料利用率低。目前，正極材料廣泛采用碳復(fù)合磷酸鐵鋰。碳復(fù)合磷酸鐵鋰正極材料按照充放電特性和使用要求分為能量型和功率型。鈷酸鋰離子蓄電池

用鈷酸鋰作為正極材料的鋰離子蓄電池。鈷酸鋰離子蓄電池電化學(xué)性能優(yōu)越，易加工，性能穩(wěn)定，一致性好，比容量高，綜合性能突出；但是安全性較差，而且成本高。鎳鈷錳鋰離子蓄電池用鎳鈷錳三元材料作為正極的鋰離子蓄電池。鎳鈷錳鋰離子蓄電池能量密度大，功率密度高，循環(huán)壽命長，易加工，且安全性較好。幾種正極材料的數(shù)據(jù)比較正極正極物質(zhì)由含鋰的過渡金屬氧化物組成，在錳酸鋰離子蓄電池中以錳酸鋰為主要原料，在磷酸鐵鋰離子蓄電池中以磷酸鐵鋰為主要原料，在鎳鈷鋰離子蓄電池中以鎳鈷鋰為主要材料，在鎳鈷錳鋰離子蓄電池中以鎳鈷錳鋰為主要材料。在正極活性物質(zhì)中再加入導(dǎo)電劑、樹脂黏合劑，并涂覆在鋁基體上，呈細薄層分布負極負極活性物質(zhì)是由碳材料與黏合劑的混合物再加上有機溶劑調(diào)和制成糊狀，并涂覆在銅基上，呈薄層狀分布隔膜板隔膜板的功能是關(guān)閉或阻斷通道，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。所謂關(guān)閉或阻斷功能是指電池出現(xiàn)異常溫度上升時，阻塞或阻斷作為離子通道的細孔，使蓄電池停止充放電反應(yīng)。隔膜板可以有效防止因外部短路等引起的過大電流而使電池產(chǎn)生異常發(fā)熱現(xiàn)象。這種現(xiàn)象即使產(chǎn)生一次，電池也不能正常使用電解液電解液是以混合溶劑為主體的有機電解液。為了使主要電解質(zhì)成分的鋰鹽溶解，必須具有高電容率，并且具有與鋰離子相容性好的溶劑，即不阻礙離子移動的低黏度的有機溶液為宜，而且在鋰離子蓄電池的工作溫度范圍內(nèi)，必須呈液體狀態(tài)，凝固點低，沸點高。電解液對于活性物質(zhì)具有化學(xué)穩(wěn)定性，必須良好適應(yīng)充放電反應(yīng)過程中發(fā)生的劇烈的氧化還原反應(yīng)。又由于使用單一溶劑很難滿足上述嚴酷條件，因此電解液一般混合不同性質(zhì)的幾種溶劑使用安全閥為了保證鋰離子蓄電池的使用安全性，一般通過對外部電路的控制或者在蓄電池內(nèi)部設(shè)有異常電流切斷的安全裝置。即使這樣，在使用過程中也有可能其他原因引起蓄電池內(nèi)壓異常上升，這樣，安全閥釋放氣體，以防止蓄電池破裂。安全閥實際上是一次性非修復(fù)式的破裂膜，一旦進入工作狀態(tài)，便保護蓄電池使其停止工作，因此是蓄電池的最后保護手段鋰離子蓄電池結(jié)構(gòu)二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池主要由正極、負極、隔膜板、電解液和安全閥等組成。鋰離子蓄電池工作原理二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池的正極材料必須有能夠接納鋰離子的位置和擴散路徑，目前應(yīng)用性能較好的正極材料是具有高插入電位的層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物和鋰的化合物，如鋰化合物L(fēng)iCoO2、LiNiO2或尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4，這些正極材料的插鋰電位都可以達到4V以上；負極材料一般采用鋰碳層間化合物L(fēng)ixC6；電解液一般采用溶解有鋰鹽LiPF6、LiAsF6的有機溶液。如右圖所示，充電時，鋰離子在正極脫嵌，通過電解質(zhì)進入負極，同時由于隔膜的作用，電子只能通過外電路從正極流向負極，形成充電電流，保持正、負極電荷平衡。同理，放電時鋰離子在負極脫嵌，流向正極，電子在外電路形成放電電流。電池反應(yīng)過程中既沒有消耗電解液，也不產(chǎn)生氣體，只是鋰離子在正負極間移動，所以鋰離子蓄電池的結(jié)構(gòu)可以做成完全封閉的。此外，正常條件下，電池充放電過程中沒有其他副反應(yīng)，所以鋰離子蓄電池充電效率很高，甚至達到100％。鋰離子蓄電池工作原理圖鋰離子蓄電池的正、負極的電化學(xué)反應(yīng)式總反應(yīng)式鋰離子蓄電池的規(guī)格和外形尺寸二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池單體結(jié)構(gòu)示意圖如圖鋰離子蓄電池最大外形尺寸表鋰離子蓄電池的要求二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池的要求分為單體蓄電池的要求、蓄電池模塊的要求以及蓄電池總成的要求。對鋰離子單體蓄電池的要求和對金屬氫化物鎳單體蓄電池的要求是一樣對鋰離子蓄電池模塊的要求與對金屬氫化物蓄電池模塊的要求相比，只有低溫放電容量、荷電保持與容量恢復(fù)能力不同，其他是一樣鋰離子蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其放電容量應(yīng)不低于初始容量的70％低溫放電容量鋰離子蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，其室溫及高溫荷電保持率應(yīng)不低于初始容量的85％荷電保持鋰離子蓄電池模塊按規(guī)定方法進行試驗時，容量恢復(fù)應(yīng)不低于初始容量的90％容量恢復(fù)鋰離子蓄電池的要求二、動力電池主要類型鋰離子蓄電池總成是指由一個或若干個鋰離子蓄電池模塊、電路設(shè)備（保護電路、鋰離子蓄電池管理系統(tǒng)、電路和通信接口）等組成的，用來為用電裝置提供電能的電源系統(tǒng)。對鋰離子蓄電池總成主要有以下技術(shù)要求。接口和協(xié)議組成鋰離子蓄電池總成的蓄電池管理系統(tǒng)的接口和協(xié)議包括電路接口和接口協(xié)議、通信接口和通信協(xié)議。其中電路接口和接口協(xié)議包括充電控制導(dǎo)引接口和接口協(xié)議、單體蓄電池電壓監(jiān)測電路接口和接口協(xié)議、充放電控制電路接口和接口協(xié)議、I/O充放電接口電路和接口協(xié)議；通信接口和通信協(xié)議包括內(nèi)部通信接口和通信協(xié)議、充放電通信接口和通信協(xié)議、用戶通信接口和通信協(xié)議。蓄電池總成接口和通信協(xié)議應(yīng)符合JB/T11138—2011《鋰離子蓄電池總成接口和通信協(xié)議》的規(guī)定。正極和負極輸出連接組成鋰離子蓄電池總成的鋰離子蓄電池模塊正極和負極連接可采用螺栓連接方式或可插拔連接器連接方式。正極和負極連接處應(yīng)有清晰的極性標志。正極采用紅色標志和紅色電纜，負極采用黑色標志和黑色電纜鋰離子蓄電池的一致性一致性是指組成鋰離子蓄電池模塊和總成的單體蓄電池性能的一致性特性。這些性能主要包括實際電能、阻抗、電極的電氣特性、電氣連接、溫度特性差異、衰變速度等多種復(fù)雜因素。組成鋰離子蓄電池模塊和總成的蓄電池的一致性特性應(yīng)在規(guī)定的負荷條件和荷電狀態(tài)下進行試驗。鋰離子蓄電池的一致性特性分為充電狀態(tài)一致性特性和放電狀態(tài)一致性特性。鋰離子蓄電池的一致性劃分為5個等級,超過5級的為不合格產(chǎn)品。標稱電壓見下圖額定電能當采用標稱電壓相同的鋰離子蓄電池模塊組成鋰離子蓄電池總成時，蓄電池總成的額定電能值等于組成動力鋰電池總成中電能最小的蓄電池模塊的電能與模塊數(shù)量的乘積。當采用不同標稱電壓的蓄電池模塊組成蓄電池總成時，蓄電池總成的額定電能等于由蓄電池模塊的額定電能除以蓄電池模塊標稱電壓最小值與蓄電池總成標稱電壓的乘積。電源功率消耗特指組成鋰離子蓄電池總成的蓄電池管理系統(tǒng)電路消耗的峰值功率，應(yīng)符合制造廠商提供的產(chǎn)品技術(shù)文件的規(guī)定。使用壽命使用壽命分為標準循環(huán)使用壽命和工況循環(huán)使用壽命。磷酸亞鐵鋰蓄電池標準循環(huán)使用壽命大于或等于1200次；錳酸鋰蓄電池標準循環(huán)使用壽命應(yīng)大于或等于800次。電動汽車用鋰離子蓄電池總成的工況循環(huán)使用壽命可采用行駛里程數(shù)來表示。鋅空氣電池二、動力電池主要類型鋅空氣電池是以空氣中的氧作為正極活性物質(zhì)的一種高效環(huán)保型電池，理論上鋅空氣電池的質(zhì)量比能量為340W·h/kg，體積比能量為1050W·h/L，這是現(xiàn)在所有化學(xué)電源中最高的，實際比能量也是最高的，鋅空氣電池放電電壓平穩(wěn)，放電持續(xù)時間長，無環(huán)境污染，成本低，原材料易得，制作工藝簡單，被譽為面向21世紀的環(huán)保型新能源，在電動公交車上有應(yīng)用。鋅空氣電池的基本結(jié)構(gòu)如右圖所示，主要由陽極、陰極、隔離層、絕緣和密封層、電解液和外殼等組成。陽極是起催化作用的炭從空氣中吸收氧陰極是鋅粉和電解液的混合物，呈糊狀隔離層用于隔離兩極間固體粉粒的移動絕緣和密封層是尼龍材料電解液是高濃度的氫氧化鉀水溶液外殼是鎳金屬，具有良好的防腐性的導(dǎo)體鋅空氣電池結(jié)構(gòu)鋅空氣電池結(jié)構(gòu)圖鋅空氣電池二、動力電池主要類型鋅空氣電池是以空氣中的氧氣為正極活性物質(zhì)，金屬鋅為負極活性物質(zhì)的一種新型化學(xué)電源。鋅空氣電池是一種半蓄電池半燃料電池。鋅空氣電池特點負極活性物質(zhì)同鋅錳、鉛酸等蓄電池一樣封裝在電池內(nèi)部，具有蓄電池的特點正極活性物質(zhì)來自電池外部的空氣中所含的氧，理論上有無限容量，是燃料電池的典型特征放電時陽極和陰極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e-O2+2H2O+4e-→4OH-總的電化學(xué)反應(yīng)由于鋅空氣電池要在接觸空氣后才開始產(chǎn)生電能，一個新的鋅空氣電池，只要不撕掉它的密封膠帶，它就不會開始工作，因此，鋅空氣電池保存時間很長。2Zn+O2→2ZnO超級電容器二、動力電池主要類型超級電容器是一種具有超級儲電能力、可提供強大脈沖功率的物理二次電源。它是介于蓄電池和傳統(tǒng)靜電電容器之間的一種新型儲能裝置。超級電容器主要是利用電極/電解質(zhì)界面電荷分離所形成的雙電層，或借助電極表面快速的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的法拉第準電容來實現(xiàn)電荷和能量的儲存的。超級電容器又稱雙電層電容器、黃金電容器、法拉第電容器，它是一種電化學(xué)元件，在電極與電解液接觸面間具有極高的比電容和非常大的接觸表面積，但其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且這種儲能過程是可逆的，因此超級電容器可反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級電容可以作為城市公交的儲能裝置，也可以作為電動汽車的輔助儲能裝置。1按照儲能原理分類因電荷分離而產(chǎn)生的雙電層電容器，欠電位沉積或吸附電容而產(chǎn)生的法拉第準電容器，還有雙電層與準電容混合型電容器2按照結(jié)構(gòu)形式分類兩電極組成相同且電極反應(yīng)相同，但反應(yīng)方向相反，稱為對稱型；兩電極組成不同或反應(yīng)不同，稱為非對稱型3按照電極材料分類以活性炭粉末、活性炭纖維、炭氣凝膠、納米炭管、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)活性炭為電極材料的超級電容；以貴金屬二氧化釕、氧化鎳、二氧化錳為電極材料的超級電容；以聚吡咯、聚苯胺、聚對苯等聚合有機物為電極的超級電容4按照電解液不同分類水溶液體系超級電容器，這種電容器電導(dǎo)率高、成本低、分解電壓低（1.2V）?；有機體系超級電容器，這種電容器電導(dǎo)率低、成本高、分解電壓高（3.5V）?；固體物電解質(zhì)超級電容器，這種電容器可靠性高、電導(dǎo)率低、無泄漏、高比能量、薄型化5按形狀分類超級電容器有圓形和方形之分分類超級電容器結(jié)構(gòu)原理二、動力電池主要類型超級電容器主要由電極、電解液、隔膜、殼體等組成。超級電容器使用的電極材料多為活性炭材料，同時在相對的活性炭電極之間填充電解質(zhì)溶液，當兩個電極接上電壓后，相對的多孔電極上聚集極性相反的電子，根據(jù)雙電層理論，電解液中靠近兩個電極的離子，由于電場作用聚集到兩個電極附近，這些離子分別與極板所帶電子極性相反，從而形成雙電層電容。多孔活性炭的比面積非常高，高達1000～3000m2/g，于是電容器獲得了很大的極板面積，又因為電解質(zhì)與多孔電極之間的界面距離很小，僅為幾個電解質(zhì)分子，達納米級，從而使電容器獲得了極小的極間距離，可得到超大容量的電容器，可以儲存很大的靜電能量。原理超級電容器中的能量以電子的形式儲存在電解液界面的雙電層內(nèi)部和電極表面，充電時，電子從正極傳到負極，同時，電解液中的正負離子分開，分別向負極、正極移動到電解液表面；放電時，電子通過負載經(jīng)過負極傳到正極，正負離子則從電極表面釋放而返回到電解液中。因此，超級電容器的充放電過程是物理過程，不涉及化學(xué)反應(yīng)，性能穩(wěn)定，具有高度的循環(huán)使用能力。超級電容器中電解液的分解電壓決定了超級電容器的最大工作電壓。當兩電極間的電勢低于電解液的氧化還原電極電位時，電解液界面上的電荷不會脫離電解液，超級電容器工作在正常狀態(tài)；當電容器兩端電壓超過電解液的氧化還原電極電位時，電解液分解，超級電容器為非正常狀態(tài)，從而決定了超級電容器的額定電壓很低，通常在3V以下。充放電原理三、動力蓄電池循環(huán)壽命測試蓄電池循環(huán)壽命是衡量蓄電池性能的一個重要參數(shù)。蓄電池的循環(huán)壽命定義：在一定的充放電制度下，蓄電池容量降至某一規(guī)定值之前，蓄電池所能承受的循環(huán)次數(shù)。影響蓄電池循環(huán)壽命的因素有電極材料、電解液、隔膜、制造工藝、充放電制度、環(huán)境溫度等，在進行循環(huán)壽命測試時，要嚴格控制測試條件。標準循環(huán)壽命標準循環(huán)壽命是指測試樣品按規(guī)定辦法進行標準循環(huán)壽命測試時，循環(huán)次數(shù)達到500次時放電容量應(yīng)不低于初始容量的90％，或者循環(huán)次數(shù)達到1000次時放電容量應(yīng)不低于初始容量的80％。工況循環(huán)壽命工況循環(huán)壽命根據(jù)電動汽車類型的不同而不同。室溫下，按照企業(yè)規(guī)定的充電方法進行充電若企業(yè)未提供充電方法，則依據(jù)以下方法充電：對于鋰離子蓄電池，以1I1（A）電流恒流充電至企業(yè)規(guī)定的充電終止電壓時轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電終止電流降至0.05I1（A）時停止充電，充電后擱置1h對于金屬氫化物鎳蓄電池，以1I1（A）電流恒流充電1h，再以0.2I1（A）充電1h，充電后靜置1h。動力蓄電池充電方法三、動力蓄電池循環(huán)壽命測試動力蓄電池容量和能量測試方法以1I1（A）電流放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件01擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置時間02按充電方法進行充電03擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置時間04以1I1（A）電流放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件05計算步驟⑤放電容量（以A·h計）和放電能量（以W·h計）06注：測試方法可參閱GB/T31485—2015-電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法動力蓄電池標準循環(huán)壽命按照以下步驟測試以1I1（A）電流放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止電壓01020304050607擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置條件按充電方法對蓄電池進行充電擱置不低于30min或企業(yè)規(guī)定的擱置條件三、動力蓄電池循環(huán)壽命測試以1I1（A）電流放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件，記錄放電電量按照②～⑤連續(xù)循環(huán)500次，若放電容量高于初始容量的90％，則終止試驗；若放電容量低于初始容量的90％，則繼續(xù)循環(huán)500次計量室溫放電容量和放電能量三、動力蓄電池循環(huán)壽命測試純電動乘用車用能量型蓄電池工況循環(huán)測試方法按充電方法進行充電01擱置30min02運行主放電工況直到20％SOC或者企業(yè)規(guī)定的最低SOC值，或企業(yè)規(guī)定的放電終止條件03擱置30min04重復(fù)步驟①～④共xh（x約為20且循環(huán)次數(shù)為圖1所示大循環(huán)的整數(shù)倍）?05擱置2h06重復(fù)步驟①～⑦共6次07按照容量和能量測試方法測試容量和能量08計算總放電能量與電池初始能量的比值09重復(fù)步驟①～⑨，直至總放電能量與電池初始能量的比值達50010純電動乘用車用能量型蓄電池循環(huán)測試由兩部分組成，充電部分按充電方法進行，放電部分按照下表的主放電工況進行，純電動乘用車能量型蓄電池大循環(huán)SOC波動示意圖如下圖所示。動力蓄電池工況循環(huán)壽命（表1：純電動乘用車用能量型蓄電池主放電工況試驗步驟）（圖1：純電動乘用車能量型蓄電池大循環(huán)SOC波動示意圖）三、動力蓄電池循環(huán)壽命測試純電動商用車用能量型蓄電池工況循環(huán)測試方法按充電方法進行充電01擱置30min02運行主放電工況直到20％SOC或者企業(yè)規(guī)定的最低SOC值，或企業(yè)規(guī)定的放電終止條件03擱置30min04重復(fù)步驟①～④共xh（x約為20且循環(huán)次數(shù)為圖1所示大循環(huán)的整數(shù)倍）?05擱置2h06重復(fù)步驟①～⑦共6次07按照容量和能量測試方法測試容量和能量08計算總放電能量與電池初始能量的比值09重復(fù)步驟①～⑨，直至總放電能量與電池初始能量的比值達50010純電動商用車用能量型蓄電池循環(huán)測試由兩部分組成，充電部分按照充電方法進行，放電部分按照下表的主放電工況進行，純電動商用車能量型蓄電池大循環(huán)SOC波動示意圖如下所示。動力蓄電池工況循環(huán)壽命（表1：純電動商用車用能量型蓄電池主放電工況）（圖1：純電動商用車能量型蓄電池大循環(huán)SOC波動示意圖）四、電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)（batterymanagementsystem,BMS）是由電池電子部件和電池控制單元組成的電子裝置，可以控制電池輸入和輸出功率，監(jiān)視電池的狀態(tài)（溫度、電壓、荷電狀態(tài)）?，為電池提供通信接口的系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)概述電池管理系統(tǒng)概述電池管理系統(tǒng)主要是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。電動汽車電池管理系統(tǒng)主要用于對電動汽車的動力電池參數(shù)進行實時監(jiān)控、故障診斷、SOC值估算、續(xù)駛里程估算、短路保護、漏電監(jiān)測、顯示報警、充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與整車控制器或充電機進行信息交互，保障電動汽車高效、可靠、安全運行，并保證在車輛使用過程中的安全。四、電池管理系統(tǒng)典型電池管理系統(tǒng)主要功能實時采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。由于電池組中的每塊電池在使用中的性能和狀態(tài)不一致，因而對每塊電池的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)都要進行監(jiān)測實時采集電池系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)0102確估計動力電池組的SOC值，從而隨時預(yù)報電動汽車儲能電池還剩余多少能量或儲能電池的SOC值，使電池的SOC值控制在30％～70％的工作范圍確定電池的SOC值03當蓄電池組電量或能量過低需要充電時，及時報警，以防止蓄電池過放電而損害電池的使用壽命；當蓄電池組的溫度過高，非正常工作時，及時報警，以保證蓄電池正常工作故障診斷與報警04電池熱管理系統(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的有機組成部分，其功能是通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)電池組的熱平衡管理05當電池之間有差異時，有一定措施進行補償，保證電池組表現(xiàn)能力更強，并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。一般采用充電補償功能。設(shè)計有旁路分流電路，以保證每個單體都可以充滿電，這樣可以減緩電池老化的進度，延長電池的使用壽命一致性補償06在電動汽車上實現(xiàn)電池管理的難點和關(guān)鍵在于如何根據(jù)采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，建立確定每塊電池剩余能量的較精確的數(shù)學(xué)模型，即準確估計電動汽車蓄電池的SOC值通過總線實現(xiàn)各檢測模塊和中央處理單元的通信四、電池管理系統(tǒng)現(xiàn)以某電動汽車動力電池管理系統(tǒng)為例介紹其主要功能電池狀態(tài)監(jiān)測電池狀態(tài)監(jiān)測一般是對電池電壓、電流及溫度的監(jiān)測，其中溫度包括電池溫度、電池箱的溫度和環(huán)境溫度。電池狀態(tài)監(jiān)測是電池管理系統(tǒng)最基本的功能，它是其他各項功能的前提與基礎(chǔ)電池狀態(tài)分析電池狀態(tài)分析包括電池的剩余電量評估和電池的老化程度評估。剩余電量評估是動力電池管理系統(tǒng)中最重要的功能之一，系統(tǒng)中的許多其他功能都依賴于剩余電量評估的結(jié)果。剩余電量常用荷電狀態(tài)（SOC）來表示，SOC是指電池中剩余電荷的可用狀態(tài)，一般用百分比來表示，即電池中剩余的電荷容量與電池的標稱電荷容量之比。電池的老化程度也常用一個百分比來反映，也就是說，如果一個電池在“新”的時候的最大容量為1，那么經(jīng)過多次循環(huán)以后，電池所能裝載的最大容量相對于“新”的時候的百分比電池安全保護電池安全保護是電動汽車電池管理系統(tǒng)首要的、最重要的功能，過流保護、過充過放保護、過溫保護是最為常見的電池安全保護的內(nèi)容。過流保護指的是在充、放電過程中，如果工作電流超過了安全值，則應(yīng)該采取相應(yīng)的安全保護措施。過充保護是指在電池的荷電狀態(tài)為100％的情況下，為了防止繼續(xù)對電池充電造成的電池損壞，而采取切斷電池的充電回路的保護措施。另外，在電池的荷電狀態(tài)為0的情況下，若繼續(xù)對電池進行放電，也會對電池造成損壞，此時應(yīng)采取措施，切斷電池的放電回路，這就是過放保護。過溫保護是當溫度超過一定限值的時候?qū)恿﹄姵夭扇”Ｗo性的措施，過溫保護需要考慮環(huán)境溫度、電池組的溫度以及每個單體電池本身的溫度能量管理控制能量管理控制包括電池的充電控制管理、電池的放電控制管理和電池的均衡控制管理。電池的充電控制管理是指電池管理系統(tǒng)在電池充電過程中對充電電壓、充電電流等參數(shù)進行實時的優(yōu)化控制，優(yōu)化的目標包括充電時長、充電效率以及充電的飽滿程度等。電池的放電控制管理是指在電池的放電過程中根據(jù)電池的狀態(tài)對放電電流大小進行控制。電池的均衡控制管理是指采取一定的措施，盡可能降低電池不一致的負面影響，以達到優(yōu)化電池組整體放電效能，延長電池組整體壽命的效果電池信息管理電池信息管理包括電池的信息顯示、系統(tǒng)內(nèi)外信息的交互和電池歷史信息儲存。電池管理系統(tǒng)通常通過儀表把電池狀態(tài)信息顯示出來，告知駕駛員。需要顯示的信息通常包括實時電壓、電流、溫度信息，電池剩余電量信息和告警信息。先進的電動汽車控制，離不開車載信息通信網(wǎng)絡(luò)。對于電池管理系統(tǒng)，往往同時具有內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)兩級網(wǎng)絡(luò)，其中內(nèi)網(wǎng)用于傳遞電池管理系統(tǒng)的內(nèi)部信息，外網(wǎng)用于電池管理系統(tǒng)與整車控制器、電機控制器等其他部件交互信息。歷史信息儲存并非電池管理系統(tǒng)所必需的功能，但在先進的動力電池管理系統(tǒng)中往往考慮這項功能。歷史信息儲存可以提高分析估算的精度，有助于電池狀態(tài)分析，有助于故障分析和排除四、電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)的基本組成如下圖所示，它主要由檢測模塊、均衡電源模塊和控制模塊三部分組成電池管理系統(tǒng)組成檢測模塊對電池組中各單體電池的電壓、電流、溫度等關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)進行準確、實時的檢測，并通過SPI上報給控制模塊01均衡電源模塊平衡單體電池間的電壓差異，解決電池組“短板效應(yīng)”02控制模塊根據(jù)既定策略完成控制功能，實現(xiàn)SOC估計，同時將電池狀態(tài)數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送給整車其他電子單元03電池的SOC值是經(jīng)過對電流的積分得到的，電流信號檢測的精度直接影響系統(tǒng)的SOC值的準確度，因此要求電流轉(zhuǎn)換隔離放大單元在較大范圍內(nèi)有較高的精度，較快的響應(yīng)速度，較強的抗干擾能力，較好的零飄、溫飄抑制能力和較高的線性度。電池的溫度是判斷電池能否正常使用的關(guān)鍵性參數(shù)，如果電池的溫度超過一定值，有可能造成電池的不可恢復(fù)性破壞。電池組之間的溫度差異造成電池組的單體之間的不均衡，從而會造成電池壽命的降低。電壓是判斷電池組好壞的重要依據(jù)，系統(tǒng)要求能得到電池組在同一時刻的電壓值的變化和各電池組的值，通過算法來找出問題電池組，因此電壓的采樣精度要求比較高。電動汽車中電機等強電磁干擾源的存在對系統(tǒng)的抗干擾性要求較高，所以要求系統(tǒng)從硬件設(shè)計、印制電路板的制作和軟件程序方面提高系統(tǒng)的抗干擾性。四、電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)的要求一般要求電池管理系統(tǒng)應(yīng)有與車輛的其他控制器基于總線通信方式的信息交互功能04電池管理系統(tǒng)應(yīng)能檢測電池電和熱相關(guān)的數(shù)據(jù)，至少應(yīng)包括電池單體或者電池模塊的電壓、電池組回路電流和電池包內(nèi)部溫度等參數(shù)01電池管理系統(tǒng)應(yīng)能對動力電池的荷電狀態(tài)、最大充放電電流（或者功率）等狀態(tài)參數(shù)進行實時估算02電池管理系統(tǒng)應(yīng)能對電池系統(tǒng)進行故障診斷，并可以根據(jù)具體故障內(nèi)容進行相應(yīng)的故障處理，如故障碼上報、實時警示和故障保護等03電池管理系統(tǒng)應(yīng)用在具有可外接充電功能的電動汽車上時，應(yīng)能通過與車載充電機或者非車載充電機的實時通信或者其他信號交互方式實現(xiàn)對充電過程的控制和管理05四、電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)的要求技術(shù)要求絕緣電阻電池管理系統(tǒng)與動力電池相連的帶電部件及其殼體之間的絕緣電阻值應(yīng)不小于2MΩ01絕緣耐壓性能電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定要求的絕緣耐壓性能試驗，在試驗過程中應(yīng)無擊穿或閃絡(luò)等破壞性放電現(xiàn)象02狀態(tài)參數(shù)測量精度03SOC值估算精度SOC值估算精度要求不大于10％。按照規(guī)定方法進行試驗后，分別比較在不同SOC值范圍內(nèi)電池管理系統(tǒng)上報的SOC值與SOC測試真值的偏差04電池故障診斷05過電壓運行電池管理系統(tǒng)應(yīng)能在規(guī)定的電源電壓下正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求0607欠電壓運行電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的高溫運行試驗，在試驗過程中及試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求高溫運行電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的高溫運行試驗，在試驗過程中及試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求08低溫運行電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的低溫運行試驗，在試驗過程中及試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求0910耐高溫性能電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的高溫試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求耐低溫性能電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的低溫試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求1112耐溫度變化性能電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的溫度變化試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求四、電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)的要求技術(shù)要求耐鹽霧性能電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的鹽霧試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參測量精度的要求。廠家如果能夠證明電池電子部件或電池控制單元實車安裝在車輛內(nèi)部或者具備防塵防水條件的電池包內(nèi)部，可不要求該零部件進行耐鹽霧性能試驗。試驗條件的差異性內(nèi)容需在試驗報告中說明13耐濕熱性能電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的濕熱試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參測量精度的要求14耐振動性能1516耐電源極性反接性能電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的電源極性反接試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求電磁輻射抗擾性電池管理系統(tǒng)按規(guī)定進行電磁輻射抗擾性試驗，在試驗過程中及試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參數(shù)測量精度的要求17電池管理系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)受規(guī)定的振動試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足規(guī)定狀態(tài)參測量精度的要求四、電池管理系統(tǒng)電池SOC估算方法動力電池的荷電狀態(tài)SOC是反映動力電池當前狀態(tài)的重要的參數(shù)之一，也是整車能量分配策略的重要依據(jù)之一。由于無法通過直接測量的方法來得到電池的SOC，因此一般采用間接測量電池其他參數(shù)，如電池電流、電壓等來估算電池的SOC。常見的估算動力電池SOC的方法有放電法、開路電壓法、安時積分法、卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。電池SOC估算方法在某一溫度下對電池進行1/3C倍率的恒流放電，直到電池端電壓達到最低值（此時SOC=0）?，此溫度和電流下放電容量即為電流與時間的積，SOC值即為放電容量占電池額定容量的比值。放電法是按照SOC的定義去估算的，因此也是最準確的方法，但是此方法只適用于實驗室內(nèi)，而無法在汽車實際運行過程中使用放電法電池的開路電壓是可直接測量的物理量，其與SOC有一定的聯(lián)系。一般來說，當SOC處于較高值時，電池的開路電壓也比較大。因此可預(yù)先通過試驗的手段來獲取SOC與開路電壓兩者的對應(yīng)關(guān)系，之后測量電池開路電壓即可得到此狀態(tài)下電池的SOC。這種方法原理簡單，操作方便，但在測量開路電壓時電池還要單獨進行靜置處理，因而也無法在實際情況下進行實時測量開路電壓法電池在一段時間內(nèi)放出的容量是電流對時間的積分，故測量電池工作狀態(tài)下的電流值，計算已放出容量，然后根據(jù)電池總?cè)萘颗c已放出容量之差即可計算出當前狀態(tài)下電池的SOC。該方法是電池管理系統(tǒng)中SOC估算最常用的方法之一，此方法不需要考慮電池模型，但不可避免會產(chǎn)生誤差，尤其是SOC估算誤差會隨著時間而積累，因此需要對SOC進行校正安時積分法卡爾曼濾波法的核心是根據(jù)已建立的電池狀態(tài)模型，利用卡爾曼濾波原理，根據(jù)電池工作時的電流、電壓以及溫度等進行狀態(tài)遞推，得到SOC的實時估算值以及估算誤差。需要指出的是由于電池的動態(tài)仿真模型并不是線性的，故在利用卡爾曼濾波算法時通常需要將電池的動態(tài)仿真模型進行一定處理，從而能夠更加精確地對電池SOC進行估算，此方法被稱為擴展卡爾曼濾波算法卡爾曼濾波法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是依據(jù)大量的樣本數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過大量的數(shù)據(jù)分析，實時將SOC與輸入端數(shù)據(jù)建立一定的聯(lián)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型缺少對動態(tài)工況的驗證，在使用這種模型時，還必須采集大量的變電流工況數(shù)據(jù)。否則，當燃料電池汽車行駛在復(fù)雜工況下時，模型的SOC估計精度勢必將受到影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法四、電池管理系統(tǒng)特斯拉電池管理系統(tǒng)介紹特斯拉電動汽車的核心技術(shù)之一就是電池管理系統(tǒng)。特斯拉電動汽車選用松下的NCA系列18650型號鎳鈷鋁酸鋰電池串并能量包作為動力源，每臺特斯拉ModelS使用約8000節(jié)。特斯拉堅持不使用大容量電池單元，是因為小容量的18650型號鋰電池工藝成熟，成本低，安全性好，一旦電池單元出現(xiàn)熱失控，不容易影響到周圍的電池單元。但是將8000節(jié)的小電池單體組成電池組，將會大幅增加電池單體之間的不一致性，導(dǎo)致單體溫度、電荷、電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，引起個別電池過充、過放并產(chǎn)生靜電反應(yīng)，從而降低電池組壽命以及安全性。這就是特斯拉的核心技術(shù)——電池管理系統(tǒng)。特斯拉電動汽車對這些電池采用了分層管理的設(shè)計，每69個單體電池并聯(lián)成一個電池模塊，9個電池模塊又串聯(lián)成一個電池方塊，最后再串聯(lián)成整塊電池板。每個單體電池、電池模塊和電池方塊都有保險絲，每個層級都會有電流、電壓和溫度的監(jiān)控，一旦電流過大立刻熔斷。特拉斯電動汽車電池管理系統(tǒng)主要具有以下功能。特斯拉電池管理系統(tǒng)特點01電荷平衡系統(tǒng)，有效排除18650故障單體特斯拉自主研發(fā)單體電荷平衡系統(tǒng)，可有效排除故障單體，保證整車安全性能。特斯拉電池組尾部安裝有印制電路板，內(nèi)置眾多電源開關(guān)，每個電源開關(guān)一端連接某個18650電池單體，另一端連接一個中型的集電器（單體電荷監(jiān)控器）?。當電池組中某一電池因過充、過放、溫度過高導(dǎo)致電量與其他電池不同時，集電器就會將能量在電池之間進行相互轉(zhuǎn)移，防止其電壓超過安全范圍而產(chǎn)生異變。02電池溫度管理系統(tǒng)，提升整車安全性能特斯拉的核心知識產(chǎn)權(quán)大都與電池安全控制系統(tǒng)相關(guān)，包括電池冷卻系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、電荷平衡系統(tǒng)等。電池溫度管理系統(tǒng)又包括電池組溫度檢測系統(tǒng)和電池組液體冷凝系統(tǒng)。特斯拉汽車電池組中的每一個單體電池都連接著一個熱敏電阻以及一系列的光導(dǎo)纖維，同時將熱敏電阻連接到電池監(jiān)控器，將光導(dǎo)纖維連接到光敏感應(yīng)器。當某個單體電池溫度超過安全標準時，熱敏電阻將產(chǎn)生一個電信號傳達至電池監(jiān)控器以便啟動電池冷凝系統(tǒng)，保證電池安全性能。特斯拉自主研發(fā)的機體液體冷凝系統(tǒng)為雙模式冷卻系統(tǒng)，其中第一層冷卻回路專門為電池組降溫，電池回路將電池組與冷卻泵相連接，回路中充滿了冷卻劑，且延伸多個冷卻管覆蓋至每個單體電池。第一層冷卻回路將控熱系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)備以及其他散熱裝置與電池組熱量管理系統(tǒng)連接起來，從而保證每個單體電池溫度低于其安全值以下，保證其散熱性以及安全性能。第二層冷卻回路包括第二冷卻儲液罐并與至少一個轉(zhuǎn)動部件進行熱交換，并立于第一個冷卻回路，保證電池組冷卻系統(tǒng)的獨立性。五、電源變換器電源變換器可分為直流/直流（DC/DC）變換、直流/交流（DC/AC）變換和交流/直流（AC/DC）變換，在純電動汽車中采用的主要是DC/DC變換器，是實現(xiàn)電氣系統(tǒng)電能變換、傳輸和電力拖動的重要電氣設(shè)備。分類作用DC/DC變換器是表示在直流電路中將一個電壓值的電能變換為另一個電壓值的電能的裝置，它分為降壓DC/DC變換器、升壓DC/DC變換器以及雙向DC/DC變換器。主要作用有：驅(qū)動直流電機、向低壓設(shè)備供電、給低壓蓄電池充電、不同電源之間的特性匹配。在小功率直流電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)向、制動等輔助系統(tǒng)中，一般直接采用DC/DC電源變換器供電驅(qū)動直流電機在電動汽車中，需要高壓電源通過降壓型DC/DC變換器給低壓蓄電池充電給低壓蓄電池充電向電動汽車中的各種低壓設(shè)備如車燈等供電向低壓設(shè)備供電以燃料電池電動汽車為例，一般采用燃料電池組和動力電池的混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在能量混合型系統(tǒng)中，采用升壓型DC/DC變換器；在功率混合型系統(tǒng)中，采用雙向型DC/DC變換器不同電源之間的特性匹配DC/AC變換器是將直流電變換成交流電，也稱為逆變器。使用交流電機的電動汽車必須通過DC/AC變換器將蓄電池或燃料電池的直流電變換為交流電。AC/DC變換器是將交流電壓變換成電子設(shè)備所需要的穩(wěn)定直流電壓，電動汽車中AC/DC的功能主要是將交流發(fā)動機發(fā)出的交流電變換為直流電提供給用電設(shè)備或儲能裝置儲存。五、電源變換器降壓DC/DC變換器當開關(guān)S閉合時，加在電感兩端的電壓為（Ui-U0）?，此時電感由電壓（Ui-U0）勵磁，電感增加的磁通為（Ui-U0）Ton，其中Ton為開通時間。當開關(guān)斷開時，由于輸出電流的連續(xù)，二極管VD變?yōu)閷?dǎo)通，電感消磁，電感減少的磁通為U0Toff，其中Toff為斷開時間當開關(guān)閉合與開關(guān)斷開的狀態(tài)達到平衡時，（Ui-U0）Ton=（U0）Toff，由于占空比小于1，所以Ui>U0，實現(xiàn)降壓功能01升壓DC/DC變換器當開關(guān)S閉合時，輸入電壓加在電感上，此時電感由電壓Ui勵磁，電感增加的磁通為UiTon。當開關(guān)斷開時，由于輸出電流的連續(xù)，二極管VD變?yōu)閷?dǎo)通，電感消磁，電感減少的磁通為（U0-Ui）Toff當開關(guān)閉合與開關(guān)斷開的狀態(tài)達到平衡時，UiTon=（U0-Ui）Toff，由于占空比小于1，所以U0>Ui，實現(xiàn)升壓功能02雙向DC/DC變換器當開關(guān)閉合時，此時電感由電壓Ui勵磁，電感增加的磁通為UiTon；當開關(guān)斷開時，電感消磁，電感減少的磁通為U0Toff當開關(guān)閉合與開關(guān)斷開的狀態(tài)達到平衡時，增加的磁通等于減少的磁通，UiTon=U0Toff，根據(jù)Ton和Toff值不同，可能Ui>U0，也可能U0>Ui03DC/DC變換器工作原理五、電源變換器電動汽車動力電池電壓為320V，由電池管理系統(tǒng)進行管理和監(jiān)測，并通過一個車載充電機（含AC/DC變換器）進行充電，交流電壓范圍是從110V的單相系統(tǒng)到380V的三相系統(tǒng)；動力電池通過一個雙向的DC/DC變換器和DC/AC變換器來驅(qū)動交流電機，同時用于再生制動，將回收的能量存入動力電池；同吋，為了將動力電池的320V高電壓轉(zhuǎn)換為可供車載電子設(shè)備使用和給蓄電池充電的12V電源，需要一個降壓型DC/DC變換器。電源變換器在電動汽車上的應(yīng)用六、電動汽車充電技術(shù)電動汽車充電設(shè)備是指與電動汽車或動力蓄電池相連接，并為其提供電能的設(shè)備，是電動汽車充電站最主要的設(shè)備，電動汽車對充電設(shè)備具有以下要求：電動汽車對充電設(shè)備的要求電動汽車對充電設(shè)備的要求電動汽車充電時，要確保人員的人身安全和蓄電池組的安全安全性充電設(shè)備應(yīng)具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預(yù)充電過程使用方便成本經(jīng)濟、價格低廉的充電設(shè)備有助于降低整個電動汽車的成本，提高運行效益，促進電動汽車的商業(yè)化推廣成本經(jīng)濟高效率是對現(xiàn)代充電設(shè)備最重要的要求之一，效率的高低對整個電動汽車的能量效率具有重大影響效率高采用電力電子技術(shù)的充電設(shè)備是一種高度非線性的設(shè)備，會對供電網(wǎng)及其他用電設(shè)備產(chǎn)生有害的諧波污染，而且由于充電設(shè)備功率因數(shù)低，在充電系統(tǒng)負載增加時，對其供電網(wǎng)的影響也不容忽視對供電電源污染要小六、電動汽車充電技術(shù)電動汽車充電設(shè)備的類型很多，一般分為非車載充電機、車載充電機、交流充電樁、直流充電樁和交直流充電樁等。車載充電機和交流充電樁是電動汽車最主要、應(yīng)用最廣泛的充電設(shè)備。電動汽車充電設(shè)備的類型非車載充電機是指安裝在電動汽車車體外，將電網(wǎng)的交流電能變換為直流電能，采用傳導(dǎo)方式為電動汽車動力蓄電池充電的專用裝置非車載充電機一般由高頻開關(guān)電源模塊、監(jiān)控單元、人機操作界面、與電動汽車電氣接口、計量系統(tǒng)和通信接口等組成非車載充電機車載充電機是指固定安裝在電動汽車上運行，將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，采用傳導(dǎo)方式為電動汽車動力蓄電池充電的專用裝置車載充電機由交流輸入接口、功率單元、控制單元、直流輸出接口等部分組成，充電過程中由車載充電機提供電池管理系統(tǒng)、充電接觸器、儀表盤、冷卻系統(tǒng)等低壓用電電源車載充電機交流充電樁是指固定在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接，采用傳導(dǎo)方式為具有車載充電裝置的電動汽車提供交流電源的專用供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出，沒有充電功能，需連接車載充電機為電動汽車充電交流充電樁由樁體、電氣模塊和計量模塊3部分組成交流充電樁直流充電樁是指固定在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接，可以為非車載電動汽車動力電池提供小功率直流電源的供電裝置直流充電樁主要由監(jiān)控器、刷卡區(qū)、充電指示燈、插槍接口、充電樁體等部分組成。直流充電樁交直流充電樁是采用交直流一體的結(jié)構(gòu)，既可實現(xiàn)直流充電，也可以交流充電。白天充電業(yè)務(wù)多的時候，使用直流方式進行快速充電，當夜間充電站用戶少時可用交流充電進行慢充操作交直流充電樁六、電動汽車充電技術(shù)電動汽車充電方法電動汽車蓄電池充電方法主要有恒流充電、恒壓充電和恒流限壓充電，現(xiàn)代智能型蓄電池充電機可設(shè)置不同的充電方法。恒流充電四種方式涓流充電即維持電池的滿充電狀態(tài)，恰好能抵消電池自放電的一種充電方法，其充電電率對滿充電的電池長期充電無害，但對完全放電的電池充電，電流太小最小電流充電是指在能使深度放電的電池有效恢復(fù)電池容量的前提下，把充電電流盡可能地調(diào)整到最小的方法標準充電即采用標準速率充電，充電時間為14h高速率（快速）充電即在3h內(nèi)就給蓄電池充滿電的方法，這種充電方法需要自動控制電路保護電池不損壞恒壓充電是指充電過程中保持充電電壓不變的充電方法，充電電流隨蓄電池電動勢的升高而減小。合理的充電電壓，應(yīng)在蓄電池即將充足時使其充電電流趨于0。如果電壓過高會造成充電初期充電電流過大和過充電，如果電壓過低則會使蓄電池充電不足。充電初期若充電電流過大，則應(yīng)適當調(diào)低充電電壓，待蓄電池電動勢升高后再將充電電壓調(diào)整到規(guī)定值。優(yōu)點：充電時間短，充電過程無需調(diào)整電壓，較適合于補充充電。缺點：不容易將蓄電池完全充足，充電初期大電流對極板會有不利影響。恒壓充電先以恒流方式進行充電，當蓄電池組端電壓上升到限壓值時，充電機自動轉(zhuǎn)換為恒壓充電，直到充電完畢恒流限壓充電恒流充電充電過程中使充電電流保持不變的方法。優(yōu)點：恒流充電具有較大的適應(yīng)性，容易將蓄電池完全充足，有益于延長蓄電池的壽命。缺點：在充電過程中，需要根據(jù)逐漸升高的蓄電池電動勢調(diào)節(jié)充電電壓，以保持電流不變，充電時間較長。六、電動汽車充電技術(shù)電動汽車充電方式分類電動汽車充電方式主要有常規(guī)充電方式、快速充電方式、電池更換方式、無線充電方式和移動式充電方式等。常規(guī)充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對電動汽車進行充電，相應(yīng)的充電機的工作和安裝成本相對比較低。電動汽車家用充電設(shè)施（車載充電機）和小型充電站多采用這種充電方式。充電機作為標準配置固定在車上或放在后備廂里。只需將車載充電機的插頭插到停車場或家中的電源插座上即可進行充電，因此充電過程一般由客戶自己獨立完成。直接從低壓照明電路取電，充電功率較小，由220V/16A規(guī)格的標準電網(wǎng)電源供電。典型的充電時間為8～10h（SOC值達到95％以上）?。這種充電方式對電網(wǎng)沒有特殊要求，只要能夠滿足照明要求的供電質(zhì)量就能夠使用。由于家中充電通常是晚上或在電低谷期，有利于電能的有效利用車載充電機小型充電站是電動汽車的一種最重要的充電方式，充電樁設(shè)置在街邊、超市、辦公樓、停車場等處。采用常規(guī)充電電流充電。電動汽車駕駛員只需將車停靠在充電站指定的位置上，接上電線即可開始充電。計費方式是投幣或刷卡，充電功率一般在5～10kW，采用三相四線制380V供電或單相220V供電。其典型的充電時間是，補電1～2h，充滿5～8h（SOC值達到95％以上）?。小型充電站優(yōu)點：充電技術(shù)成熟，技術(shù)門檻低，使用方便，容易推廣普及；充電設(shè)施配置簡單，占地較小，投資少；電池充電過程緩和，電池能夠深度充滿；充電時電池發(fā)熱溫和，不易發(fā)生高溫短路或爆炸危險，安全性較高；接口和相關(guān)標準較低；充電功率相對低，對配電網(wǎng)要求降低，基礎(chǔ)設(shè)施配套需求小；一般選擇夜間充電，可避開傍晚用電高峰期，節(jié)能效果較好缺點：充電時間長，續(xù)駛里程有限，使用受到限制；用于有慢速充電需求的停車場所，如住宅小區(qū)停車場、社會公共停車場等常規(guī)充電方式優(yōu)缺點常規(guī)充電方式特點六、電動汽車充電技術(shù)快速充電方式以150～400A的高充電電流在短時間內(nèi)為蓄電池充電，與常規(guī)充電方式相比安裝成本相對較高?？焖俪潆娨部煞Q為迅速充電或應(yīng)急充電，其目的是在短時間內(nèi)給電動汽車充滿電。大型充電站（機）多采用這種充電方式。它主要針對長距離旅行或需要進行快速補充電能的情況進行充電，充電機功率很大，一般都大于30kW，采用三相四線制380V供電。其典型的充電時間是10～30min。這種充電方式對電池壽命有一定的影響，特別是普通蓄電池不能進行快速充電，因為在短時間內(nèi)接受大量的電量會導(dǎo)致蓄電池過熱?？焖俪潆娬镜年P(guān)鍵是非車載快速充電組件，它能夠輸出35kW甚至更高的功率。由于功率和電流的額定值都很高，因此這種充電方式對電網(wǎng)有較高的要求，一般應(yīng)靠近10kV變電站附近或在監(jiān)測站和服務(wù)中心中使用大型充電站（機）優(yōu)點：技術(shù)較為成熟，接口標準要求較低；充電速度快，增加電動汽車長途續(xù)航能力，是一種有效的補充方案缺點：充電功率較大，接口和用電安全提高，電池散熱成為重要因素；電池不能深度充電，一般為電池容量的80％左右，容易損害電池壽命，需要承擔更多的電池折舊成本；短時用電消耗大，對配電網(wǎng)要求較高，基礎(chǔ)設(shè)施配套需求巨大常規(guī)充電方式優(yōu)缺點快速充電方式特點六、電動汽車充電技術(shù)采用更換電池的方式迅速補充車輛電能，電池更換可在10min以內(nèi)完成，理論上無限提升了車輛續(xù)駛里程。電池更換客戶感受接近傳統(tǒng)的加油站加油；用戶只需購買裸車，電池采用租賃的方式，大幅降低了車輛價格；采用適合的充電方式保證電池的健康以及電池效能的發(fā)揮，電池集中管理便于集中回收和維護，減小環(huán)境污染；選擇夜間用電低谷時段慢速充電，降低服務(wù)機構(gòu)運行成本，對電網(wǎng)起到錯峰填谷作用優(yōu)點基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本較高，占用場地大，電網(wǎng)配套要求高；需解決電動汽車更換電池方便的問題，如電池設(shè)計安裝位置、電池拆卸難易程度等；需要電動汽車行業(yè)眾多標準的嚴格統(tǒng)一，包括電池本身外形和各項參數(shù)的標準化，電池和電動汽車接口的標準化，電池和外置充電設(shè)備接口的標準化等；電池更換容易導(dǎo)致電池接口接觸不良等問題，對電池及車輛接口的安全可靠要求提高；電池租賃帶來的資產(chǎn)管理、物流配送、計價收費等一系列問題，運作復(fù)雜性和成本提高缺點電池更換方式特點六、電動汽車充電技術(shù)無線充電方式特點電動汽車無線充電方式是利用無線電能傳輸技術(shù)對蓄電池進行充電的一種新型充電方式，主要有電磁感應(yīng)充電方式、磁共振充電方式和微波充電方式。相對于電動汽車的有線充電而言，無線充電具有使用方便、安全、可靠，沒有電火花和觸電的危險，無積塵和接觸損耗，無機械磨損，沒有相應(yīng)的維護問題，可以適應(yīng)雨、雪等惡劣的天氣和環(huán)境等優(yōu)點。無線充電技術(shù)用于電動汽車充電可以降低人力成本，節(jié)省空間，不影響交通視線等。電磁感應(yīng)充電方式是通過送電線圈和接收線圈之間傳輸電力，這是最接近實用化的一種充電方式。當送電線圈中有交變電流通過時，發(fā)送（初級）?、接收（次級）兩線圈之間產(chǎn)生交替變化的磁場，由此在次級線圈產(chǎn)生隨磁場變化的感應(yīng)電動勢，通過接收線圈端對外輸出交變電流。該充電方式存在的問題是，送電距離比較短（約100mm）?，并且送電與受電兩部分出現(xiàn)較大偏差時，電力傳輸效率就會明顯下降；有異物進入時，會出現(xiàn)局部發(fā)熱的情況；電磁波及高頻方面的防護問題也不易解決；功率大小與線圈尺寸直接相關(guān)，需要大功率傳送電力時，需在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和電力設(shè)備方面加大投入電磁感應(yīng)充電方式磁共振充電方式主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等組成，基本原理與電磁感應(yīng)方式基本相同。電源傳送部分有電流通過時，所產(chǎn)生的交變磁束使接收部分產(chǎn)生電勢，為電池充電時輸出電流。與電磁感應(yīng)充電方式的不同之處在于，磁共振充電方式加裝了兩個高頻驅(qū)動電源，采用兼?zhèn)渚€圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構(gòu)成送電和接收兩個單元。共振頻率的數(shù)值會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變，當傳送距離發(fā)生改變時，傳輸效率也會像電磁感應(yīng)一樣迅速降低。因此，可通過