新能源汽车与储能铅酸蓄电池技术(pdf 48页)
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1 新能源汽车技术
众所周知，新能源汽车是把汽车的动力起源于新能源而不是传统能源，常用的新能源有电动化能源、太阳能能源、氢能源等。
新能源汽车有助于改善环境污染，它们可以清除污染物质，降低CO2排放，抵消未来的国家气候变化，同时满足人们的需求，节约能源，促进经济的可持续发展。
新能源汽车技术在发展过程中可以大大缩小经济投入，推进新能源汽车市场化发展。
在研发上，新能源汽车技术涉及电池理论、储能装置、节能减排、智能主管机制及柴油机发动机改造等技术，其中最主要的就是电池理论，促进电池储能技术的发展，完善新能源汽车运营和维护。
在生产过程中，应该遵循可持续发展的理念，使投资尽量小，新能源汽车工厂的经营管理需要及时升级，按有关规定安装设备，安全生产，改善新能源汽车的绿色制造，并加强环境保护措施。
新能源汽车技术的应用也正在不断拓展，新能源可以持续推动世界的发展，充分发挥环境改善的作用，不断完善新能源汽车的技术，使更多的新能源汽车在社会上普及，让美好的未来能够赢得人们的信赖。
新能源汽车技术必须通过在技术、网络、市场上的深入研究和探索，推动新能源汽车发展，从而推动新能源汽车经济及可持续发展。
新能源汽车课件5
工作原理
燃料电池
见视 频
对照文字，理解其工作原理
工作原理
燃料电池汽车动力布局
燃料电工池作原理
燃料电池汽车动力链的主流 技术为“电-电”混合模式， 平稳运行时依靠燃料电池提 供动力，需要高功率输出时， 燃料电池与二次电池共同供 电，在低载或怠速工况燃料 电池给二次电池充电
动力电池
控制装置 电动机
燃料电池
方
降低膜的制作成本
向 延长膜的使用寿命
质子交换膜
关键技术
全氟质子交换膜
分
部分氟化聚合物质子交换膜
类
非氟聚合物质子交换膜
复合质子交换膜
质子交换膜
关键技术
质子交换膜
车用燃料电池系统
电极催化剂
电极催化剂是燃料电池的关键材料之一，其作用促进氢、氧在电极上 的氧化还原过程。研究新型高稳定、高活性的低Pt或非Pt催化剂是目 前的热点。
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
优缺点
飞轮电池
飞轮储能电池系统包 括三个核心部分: 一个飞轮， 电动机-发电机 电力电子变换装置。
飞轮电池
电力电子变换装置从外部输入电能驱 动电动机旋转，电动机带动飞轮旋转， 飞轮储存动能(机械能)，
当外部负载需要能量时，用飞轮带动 发电机旋转，将动能转化为飞轮储能 原理图电能，再通过电力电子变换装 置变成负载所需要的各种频率、电压 等级的电能，以满足不同的需求。
术
氧化剂。
优异的防气体泄漏结构设计。
车用燃料电池系统
燃料电池堆
选择合适的电路连接方式。 关
键
汽车蓄电池基础知识
第三十六页，课件共48页
蓄电池充放电过程结论
蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少， 而水将逐渐增多，电解液相对密度下降 。
蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多， 而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。
在充放电时，电解液浓度发生变化，主要是由于正极 板的活性物质化学反应的结果，因此要求正极极处的 电解液流动性要好。
开路电压）称为静止电动势。
开路电压：理论上，开路状态下的端电压并不等于电池的电动 势。但是，开路电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势，可 以用开路电压代替静止电动势。
一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.0V。
开路电压（静止电动势）公式 铅钙电池：ES=0.85+ρ25°C（V）或
铅锑电池：ES=0.84+ρ25°C（V）
下降至1.75V。 放电接近终了时，电
化学极化、浓差极化、 欧姆极化显著增大， 端电压迅速下降。
蓄电池放电终了的 特征
第四十四页，课件共48页
3、蓄电池的充电特性（恒流充电）
在恒流充电过程中，蓄电池的端电 压与电解液相对密度随时间而变化 的规律。
充电电源必须采用直流电源， 以一定的电流人向一只完全放 电的蓄电地进行充电。
第三十四页，课件共48页
3、充电过程
将电能转换成 蓄电池化学能 的过程称为充 电过程，它是 放电反应的逆 过程。
第三十五页，课件共48页
3、充电过程
充电时蓄电池的正负两极 接通直流电源
当电源电压高于蓄电池的电
动势E时，电流由蓄电池
的正极流入，从蓄电池的 负极流出，也就是电子由 正极板经外电路流往负极 板。
电动汽车动力电池及电源管理课程教学课件 第三章 铅酸动力电池及其应用
表3-5 中国电动自行车产量
年份
1998年 1999年 2000年 2001年 2002年
电 动 车 配 套 电 配套电池 年份 电 动 车 配 套 电 配套电池
为了增加铅酸电池的容量．一般由多块极板组成 极群，即多块正极板和多块负极板分别用连接条( 汇流排)焊接在一起，共同组成电池(Battery) 。传统内燃机汽车用的12V铅酸起动电池就是6 个独立的铅酸电池单体组成的。
图3-2阀控密封铅酸蓄电池构造与原理
【课堂活动】 阀控密封铅酸蓄电池的优缺点剖析
3)气体析出阶段。
电池已完满，电池中进行水的电解和自放电反应。由于在密封的阀控 免维护铅酸电池中，具有氧循环的设计，即正极板上析出的氧在负极 板上被还原重新生成水而消失，因此析气量很小，不需要补充水。
图3-1铅酸电池反应原理
铅酸电池的结构
正负极板是蓄电池的核心部件，是蓄电池的“心 脏”，分为正极和负极。正极活性物质主要成分 为二氧化铅，负极活性物质主要成分为铅。
活动目的：探索阀控式密封铅酸电池是否具有无 酸雾逸出、无需定期补水、自放电小、浮充寿命 长等优点，巩固铅酸蓄电池结构与原理知识
所需材料：阀控铅酸蓄电池结构与原理挂图、纸 笔等
活动方式：小组讨论
活动过程：认真分析阀控密封铅酸蓄电池的结构 与工作原理，探索阀控密封铅酸蓄电池的优缺点 。
2.铅酸动力电池的性能及检测
真正降低，并且随放电过程的进行，电池内阻增 加，电池温度会逐步增加；充电时两种热效应叠 加，电池温度也会升高。
温度对蓄电池的容量和电动势影响很大，电解液 温度高时扩散速度增加、电阻降低，其电池电动 势也略有增加．因此铅酸电池的容量及活化物质 利用率随温度的增加而增加。反之，电解液温度 降低时，其黏度增大，使离子运动受到较大阻力 ，扩散能力降低。在低温下电解液的电阻也增大 ，电化学反应的阻力增加，结果导致蓄电池容量 下降。
铅酸蓄电池基础知识资料课件
电池的电压
01
02
03
04
开路电压
指电池在无负载状态下的端电 压，通常以伏特（V）为单位
进行衡量。
额定电压
指电池在标准工作条件下的电 压值，是电池的一个重要性能
参数。
工作电压
指电池在有负载状态下的电压 值，受到负载电流和内阻的影
响。
充电电压
指电池在充电过程中的电压值 ，通常比工作电压略高。
电池的内阻
电池容量
额定容量
指电池在规定的工作条件下能够输出的电 量，通常以安时（Ah）为单位进行衡量。
指电池在标准充放电条件下能够输出的电 量，是电池的一个重要性能参数。
实际容量
电池的容量衰减
指电池在实际工作条件下能够输出的电量 ，受到多种因素的影响，如充放电电流、 电解液浓度、温度等。
随着使用时间的增长，电池的容量会逐渐 减小，这是由于电池内部的化学反应和物 质消耗所导致的。
铅酸蓄电池基础知识资料课件
目录 CONTENTS
• 铅酸蓄电池概述 • 铅酸蓄电池工作原理 • 铅酸蓄电池的构造与材料 • 铅酸蓄电池的性能参数 • 铅酸蓄电池的维护与使用 • 铅酸蓄电池的发展趋势与未来展望
01
铅酸蓄电池概述
定义与特性
定义
铅酸蓄电池是一种以铅及其氧化 物为电极，硫酸溶液为电解液的 化学电源。
应用领域
汽车行业
主要用于汽车启动、照 明和点火系统，也是电 动汽车的重要电源之一
。
工业领域
用于电力系统的备用电 源、电动叉车、电动自
行车等。
通讯领域
用于电信、移动通信、 卫星通信等领域的备用
电源。
家庭领域
用于太阳能光伏系统、 UPS电源等家庭电器和
《铅酸蓄电池培训》课件
密切监测电池的温度、电解液 的比重和电池电压，确保放电
正常进行。
充电放电的注意事项
01
注意安全
铅酸蓄电池充电和放电过程中会 产生氢气，因此要确保工作场所
通风良好，避免氢气聚集。
03
定期维护
定期检查铅酸蓄电池的外壳是否 有裂纹或损伤，并保持清洁干燥
。
02
控制温度
充电和放电过程中，电池的温度 会升高，应控制温度不超过40℃
2-8小时。
充电过程中的监测
密切监测电池的温度、电解液 的比重和电池电压，确保充电
正常进行。
放电过程
放电前的准备
确保电池充满电，并了解放电 的电流、电压和时间等参数。
放电方式
采用恒流或恒阻放电方式，使 电池按照规定的放电曲线进行 放电。
放电时间
根据放电电流的大小和容量来 决定，一般需要持续放电几小 时。
技术进步
近年来，铅酸蓄电池在提 高能量密度、充电速度和 寿命等方面的技术进步也 在不断取得突破。
应用领域
汽车工业
铅酸蓄电池广泛应用于各 类汽车，包括电动汽车、 混合动力汽车和传统燃油 车。
电力工业
在电力系统中，铅酸蓄电 池用于稳定电力系统和提 供紧急电源。
其他领域
铅酸蓄电池还广泛应用于 摩托车、船舶、航空器、 铁路车辆和储能系统等领 域。
电解液的浓度和成分对铅酸蓄电池的性能和寿命有着重 要影响。
电解液的主要功能是在正负极板之间传导离子，从而产 生电流。
电解液的渗透和流动也影响着蓄电池的充电和放电效率 。
隔板
隔板在铅酸蓄电池中起到分隔 正负极板的作用，以防止短路
。
隔板通常由微孔塑料或玻璃纤 维制成，其结构能够允许电解 液通过，但阻止正负极板直接
《新能源汽车动力蓄电池及管理技术》教材应用
《新能源汽车动力蓄电池及管理技术》教材应用全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：随着社会的发展和环境保护意识的增强，新能源汽车逐渐成为了未来汽车产业的发展方向。
而新能源汽车的核心技术之一就是动力蓄电池及其管理技术。
本篇文章将重点探讨这一教材的应用以及对新能源汽车行业的意义。
一、教材概述《新能源汽车动力蓄电池及管理技术》是一本系统介绍动力蓄电池及其管理技术的教材。
它包括了对动力蓄电池的基本原理、材料结构及其在新能源汽车中的应用，以及对蓄电池管理系统（BMS）的详细介绍。
教材通过理论与实践相结合的方式，为学习者提供了全面深入的知识体系。
二、教材应用1.学术领域《新能源汽车动力蓄电池及管理技术》教材在学术领域具有重要意义。
它系统地介绍了动力蓄电池的基本原理和各种类型的蓄电池技术，能够为相关专业的学生提供扎实的理论基础。
教材结合实际案例分析，让学习者更好地了解动力蓄电池在新能源汽车中的应用，为未来从事相关研究工作的学者提供了深入的参考。
2.工程实践除了学术领域，教材在工程实践中也起到了重要的推动作用。
动力蓄电池的性能和管理技术的水平直接关系到新能源汽车的性能和使用寿命。
通过学习相关教材，专业技术人员可以更好地掌握蓄电池的选型、安装和管理技术，并能够从中获取一定的实践经验。
这对于提高新能源汽车的整体性能具有非常重要的意义。
3.产业应用教材的应用还进一步延伸到了新能源汽车产业。
随着新能源汽车市场的不断扩大，对动力蓄电池及其管理技术的需求也日益增长。
学习相关教材的从业人员可以更好地适应产业发展的需求，掌握最新的技术动态，提高新能源汽车产品的竞争力。
三、对新能源汽车行业的意义动力蓄电池及其管理技术的不断进步和应用，对整个新能源汽车行业产生了深远的影响。
它直接关系到新能源汽车的性能和续航里程。
随着动力蓄电池技术的不断创新，新能源汽车的续航里程和充电效率将得到进一步提升，这将大大促进新能源汽车的市场普及。
动力蓄电池及其管理技术的应用也对环保产业发展具有积极意义。
新能源汽车技术 课件 第3章_电动汽车动力蓄电池
表 3-1 铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子蓄电池的性能区别
正极材料 比能量/ ( W· h / kg) 体积能量密度/ ( W· h / L) 体积功率密度/ ( W / L)
循环寿命( 次) 开路电压/ V
平均输出电压/ V 工作温度/ ℃
自放电/ ( % / 月) 成分毒性
铅酸蓄电池 40 100 200 300 2. 1 1.二氧化铅
这 3 种活性物质进行化学反应完成充电和放电
的, 其基本工作原理如下列化学方程式所示:
PbO2 +2H2 SO4 +Pb⇔2PbSO4 +2H2O 放电时, 化学反应是从左向右进行的, 由 于消耗了硫酸并生成水, 因此电解液密度会不 断下降。 充电时, 在外部电压的作用下, 重新 生成活性物质。
（7）功率 蓄电池的功率指在规定的放电条件下, 蓄电池在单位时间所能输出的电 能, 单位为 W 或 kW。 蓄电池的功率直接影响电动汽车的加速度和最高车速。 与能量相同, 功 率的衡量使用质量比功率 ( 蓄 电池单位质量能输出的功率) 和功率密度 ( 蓄电池单位体积所 能输出的功率) 来表示。
（8）循环寿命 蓄电池的使用寿命通常用使用时间或循环寿命来表示。 蓄电池经历 一次充电和放 电过程称为一个循环或一个周期。 在一定的放电条件下, 当蓄电池的容量下降到 某规定的限值时, 蓄电池所 能承受的充放电循环次数称为蓄电池的循环寿命。 不同类型的蓄 电池, 其循环寿命不同。 对于某种类型的蓄 电 池 , 其 循 环 寿 命 与 充 放 电 的 电 流 大 小 、 蓄 电 池 工 作 温 度 、放电深度等均有密切关系 。
（5 ）比能量指蓄电池单位质量所能输出 的电能, 单 位 为 W· h /kg 或 kW· h /kg。蓄电池比能量越高 , 充足电 后的能量越高, 续驶里程越长。 （6）能量密度 能量密度指蓄电池单位体积所能输出的电能, 单位为 W· h /L 或 kW· h / L 。蓄电池能 量密度越高, 蓄电池所占的空间越小。
新能源汽车的电池技术与能源储存
新能源汽车的电池技术与能源储存随着环境保护意识的提高和对传统燃油车尾气排放的担忧，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。
而新能源汽车的核心技术之一就是电池技术与能源储存。
本文将就新能源汽车的电池技术和能源储存方面进行探讨。
1. 锂离子电池技术锂离子电池是目前新能源汽车主要采用的电池技术之一。
它具有能量密度高、性能稳定、充电效率高等优点，因而成为许多电动车厂商的首选。
锂离子电池内部由阳极、阴极、电解质和隔膜组成，通过锂离子在阳极和阴极之间的移动来实现电荷与放电。
锂离子电池技术的不断进步使得新能源汽车的续航里程和性能得到了显著提升。
2. 固态电池技术为了进一步提升新能源汽车的性能和安全性，固态电池技术逐渐受到关注。
与传统的液态电解质相比，固态电池采用固态电解质，具有更高的热稳定性和安全性。
同时，固态电池还可以提升电池的能量密度，延长新能源汽车的续航里程。
尽管固态电池技术目前仍面临一些挑战，但其被普遍认为是未来新能源汽车电池技术的发展方向。
3. 快速充电技术充电时间长一直是限制新能源汽车发展的一个重要因素。
然而，快速充电技术的不断发展正在逐渐改变这一现状。
快速充电技术采用高功率充电设备，可以在较短的时间内完成对电池的充电，大幅度缩短了充电时间。
此外，通过电池管理系统的优化，快速充电还可以提高电池的寿命和安全性能。
4. 能源储存技术除了电池技术的发展，新能源汽车还需要先进的能源储存技术来满足不同出行需求。
目前，新能源汽车的能源储存技术主要包括超级电容器和氢燃料电池。
超级电容器具有高功率密度、快速充放电等特点，适用于短途驾驶和频繁充电的场景。
而氢燃料电池则可以将氢气与氧气反应产生电能，具有高能量密度和长续航里程的优点。
这些能源储存技术的不断完善将进一步推动新能源汽车的发展。
综上所述，新能源汽车的电池技术与能源储存在推动新能源汽车发展方面起着重要的作用。
锂离子电池技术和固态电池技术的不断进步将提升新能源汽车的性能和安全性能。
新能源汽车的电池技术与能源储存
新能源汽车的电池技术与能源储存随着环保意识的增强和世界能源结构的变化，新能源汽车正逐渐成为未来汽车发展的重要方向。
而作为新能源汽车的核心部件之一，电池技术与能源储存的发展对于新能源汽车的性能和市场前景具有至关重要的影响。
本文将重点分析新能源汽车电池技术的最新进展和能源储存方面的挑战。
一、电池技术的最新进展1. 锂离子电池近年来，锂离子电池因其高能量密度、长寿命和较低的自放电率成为新能源汽车的主要电池选择。
不断提升的锂离子电池技术使得电动汽车的续航里程不断增加，同时也解决了充电时间过长的问题。
此外，固态锂离子电池的研发也成为当前的热点方向，其更高的安全性和更高的能量密度为新能源汽车的发展带来了巨大的潜力。
2. 钠离子电池钠离子电池作为一种新兴的能源存储技术，相较于锂离子电池具有更为丰富的资源储备和更低的成本。
尽管钠离子电池的能量密度和循环寿命目前还无法与锂离子电池相比，但通过不断的研究和创新，钠离子电池正逐渐展现出巨大的市场潜力。
3. 固态电池固态电池以其更高的能量密度、更快的充电速率和更长的寿命成为新能源汽车电池技术的研究热点。
与传统的液态电池相比，固态电池具有更高的安全性和更好的循环稳定性，因此被认为是解决新能源汽车电池安全问题的重要途径。
目前，包括丰田、宁德时代在内的许多知名企业已经加大固态电池研发的投入，并相继取得了一些突破性进展。
二、能源储存方面的挑战1. 能源储存密度新能源汽车电池技术的发展面临着能源储存密度的挑战。
相较于传统燃油汽车，新能源汽车电池的能源储存密度还存在较大差距。
如何提高能源储存密度，使得新能源汽车的续航里程更长，是当前亟待解决的问题。
2. 充电速率新能源汽车的充电速率也是一个关键问题。
相较于加油，充电过程需要更长的时间，限制了新能源汽车的使用便利性。
因此，如何提高充电速率，缩短充电时间，对于新能源汽车的发展至关重要。
3. 资源储备与环境影响新能源汽车电池技术的快速发展也面临着资源储备和环境影响的问题。
电动汽车能源储备技术与应用
私人用车
总结词
随着电动汽车技术的不断发展和充电设施的日益完善，越来越多的消费者选择电动汽车 作为私人交通工具。
详细描述
电动汽车作为私人用车，能够满足消费者对环保、节能和科技感的需求。随着充电设施 的不断完善和电池技术的进步，电动汽车的续航里程和充电速度得到了显著提升，提高
了其作为私人用车的实用性和便利性。
热能储能
利用热能将能量储存于高温状态，需要时通过热 能回收驱动电机运转。
03
电动汽车能源储备技术的应用场景
城市公交
总结词
电动汽车在城市公交领域的应用已经非常广泛，不仅有助于减少城市空气污染，还能降低运营成本。
详细描述
电动汽车作为城市公交的主要交通工具，能够显著降低城市空气污染，改善城市环境质量。此外，电 动汽车的运营成本相对较低，能够为公交公司节省大量的燃料费用和维护成本。
无线充电技术
无线充电技术能够实现电动汽车的快速、便捷充电，提高 充电的便利性和用户体验。未来，无线充电技术有望在智 能充电网络中得到广泛应用。
充电设施的智能化管理
通过智能化管理，实现对充电设施的远程监控、故障诊断 和运营优化等功能，提高充电设施的使用效率和运营效益 。
政策与市场环境的优化与完善
政策支持
政府应加大对电动汽车能源储备技术研发和产业化的支持力度，制定相关政策，鼓励技术 创新和市场应用。
市场驱动
通过市场机制，引导企业加大对电动汽车能源储备技术的投入，推动技术的进步和应用。 同时，鼓励消费者购买使用电动汽车，促进电动汽车市场的扩大。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，共同推动电动汽车能源储备技术的发展和应用，促进全球电动汽车 产业的可持续发展。
充电与放电
电动汽车技术：储能与电池管理
04
温度控制
在充放电过程中，通过温度调节系统 控制电池温度，确保电池在适宜的温 度范围内工作。
03
锂离子电池技术
锂离子电池工作原理及特点
工作原理
锂离子电池主要依靠锂离子在正负极之间的迁移来实现充放 电过程。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极 ；放电时则相反。
特点
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、环 保等优点。同时，其自放电率低，充放电效率高，适用于电 动汽车等移动设备。
混合动力汽车的储能系统主要包括电池组、能量管理系统、充电控制系统等部分。
工作原理
在行驶过程中，混合动力汽车通过能量管理系统对电池组和内燃机进行协同控制，实现能量的最优分 配。当需要大功率输出时，内燃机和电动机同时工作；在低速或怠速时，则仅由电动机驱动。
混合动力汽车储能技术应用案例
丰田普锐斯
作为全球首款量产的混合动力汽车，丰田普锐斯采用了先进的镍氢电池组和高效的能量管 理系统，实现了低油耗和低排放。
政策法规对产业影响
环保政策推动
国际合作与标准制定
各国政府加大对电动汽车产业的扶持 力度，推动清洁能源和环保技术的发 展，加速电动汽车市场渗透。
加强国际间的合作与交流，共同制定 电动汽车相关技术和安全标准，推动 产业的健康发展。
电池回收和再利用法规
制定电池回收和再利用政策，促进电 池产业的可持续发展，降低电动汽车 的环境影响。
电池状态评估
根据监测数据评估电池的健康 状态（SOH）和荷电状态（ SOC）。
故障诊断与处理
识别电池系统故障，采取相应 措施防止问题扩大。
电池状态监测
实时监测电池电压、电流、温 度等关键参数。
充电与放电控制
电动汽车用铅酸蓄电池
6. 对于有涓流放电情况的充电 有的车辆由于没有辅助电源，因此在停车时电池组会
以一个很小的电流在放电以维持电子设备的工作，如果有 这种情况，当车辆长期存放时，要特别注意定期充电。
7. 充电的结束：转灯后应再充电2h以上。
23
电池的存储
谢谢大 家！
固化室
充放电机
电池组装现场
电池的出厂检验
• 电池需要通过有资质的检测机构的检测； • 出厂前需要经过100%的容量检测； • 出厂前需要对电池进行配组，保证组内电池的
容量偏差在3%以内，开路电压偏差在60mV以 内； • 电池外观清洁，无明显物理损伤。
电池的选型
• 放电时间与放电电流的关系（25 ± 5℃），铅酸蓄电 池放电电流（A）与放电时间（h）的关系符合Peukert 经验式In·t = k，我公司电池的参数n可取1.20；
1000
放 电 电 流 （ A）
电动汽车实际工况数据
80
190
电压/V
电流/A
70
140 60
50
电 压
40
/
V
30
90 电 流 /
40 A
20 (10)
10
0
(60)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
时间/min
境温度对于对容量的影响
C（ T） /C（ 25 ）
1.2
1.1
1.0
我公司电动汽车用铅酸电池的规格
型号
3-EVF-180 3-EVF-200 4-EVF-135 4-EVF-150 6-EVF-70 6-EVF-100 6-EVF-120 6-EVF-150
电动汽车储能及充放电相关技术
电动汽车储能及充放电相关技术我国的能源资源分布特点是煤多气少油贫,石油资源严重依赖进口, 如果不加控制到2030年中国需进口石油可能达到8. 5 亿t , 相当于目前全球出口总量的50%, 将给我国的能源安全埋下严重的隐患。
交通是耗油大户, 根据预测2030年交通工具的用油将占总耗油量的55%以上, 因此车辆用能结构的变革势在必行。
随着化石能源的日益枯竭以及二氧化碳等温室气体排放带来的气候变暖的加剧,节能减排已经成为全球的共识,我国“十二五”规划要求单位GDP 的能耗要降低20% , 污染排放要降低10%。
随着我国社会和经济的发展, 家用汽车将不断普及,汽车的能耗和排放将不断增加, 因此研制和推广清洁高效的汽车动力同样势在必行。
电动汽车可以不依赖石油资源,能源效率是传统燃油汽车的1.5~ 2.0倍,与燃油汽车相比在全寿命周期可以减排20%的二氧化碳, 因此被认为是目前最有发展潜力的交通工具。
我国已经把发展电动汽车列入“十二五”规划, 准备在今后的几年内大规模发展电动汽车。
1 电动汽车种类通常, 电动汽车有纯电动汽车( Pure Electric Vehicle,PEV) 、混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 、燃料电池电动汽车( Fuel Cell Electric Vehicles, FCEV) 三种类型, 近几年混合动力汽车中的外接充电式( Plug-In) 混合动力汽车( Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV) 特别受到关注, 国内外专家认为, PHEV 有望在几年后得到广泛的推广使用。
1. 1 纯电动汽车纯电动汽车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车, 见图1, 目前主要采用铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池作为驱动力。
铅酸电池是非常成熟的蓄电池,价格比较便宜, 虽然铅酸电池的制造和废弃存在着重金属污染的严重缺点, 但是在近阶段还是电动汽车的重要驱动电力。
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各种不同的混合电动车
微型混合（ Stop/Start）：
− 低电压 − 降低发动机的空转以省油 − 例如: BMW 1,3 微型系列 – JCI 的 AGM 电池2007年在欧洲销
售40万套. 2008年销售60万套。
中等混合
− 低到中电压 − 例如: GM Saturn VUE
全混合
− 高电压 − 包括中等混合的全部性能加上只有用电操作、
新能源汽车与储能铅酸蓄电池技术
The xEV & Storegy Lead-Acid Battery
胡信国
哈 尔 滨工业大学 2009.2
各种不同的车技术
HEV – Hybrid Electric Vehicles （混合电动车） BEV – Battery Electric Vehicles （电池电动车） FCV – Fuel Cell Vehicles （燃料电池车） DID – Direct-Inject Diesel/Advanced Diesel （直接喷射柴油） FFV – Flex Fuel Vehicle （节省燃料车） PHEV – Plug in Hybrid Electric Vehicle （插入式混合电动车） TGDI – Turbo Gasoline Direct-injection （涡轮增压汽油直接喷射） ICE – Internal Combustion Engine / Traditional Gasoline（内燃引擎车）
混合电动车电池组的市场 （2000－2010年）
混合电动车的市场 （2004－2010年）
HEV市场：全球每年销售数量
混合电动车电池组的市场 （2000－2010年）
目前PHEV用的电池
电池寿命（放电总容量）与充放电深度关系
2010年混合电动车的市场份额达到3％
到2010年全球销售汽车6500万辆，其中HEV超过200万辆占3％
多项电车轴驱动
− 例如：Ford Escape
各种不同的混合电动车
Plug-in Hybrid（PHEV）
− 高电压 − 包括全混合车的全部性能再加只用电开36公里 − 可以用120V外电源对电池再充电 − 示范车: GM Saturn VUE, Dodge Transit, Ford
电动车(EV))
$24,000
Ni-MH电池 （ 900 $/kwh)
铅酸电池 (150 $/kWh)
$18,000 $3,000
需要改善
需要改善
可以接受 差（美国）
优
优
电池在EVs HEVs 和 PHEVs 中的应用
全球电池市场份额和产量
车用电池的性能和安全性的比较
混合电动车制造商的目标
Toyota o 2010, 在全球销售200万辆，包括在美国60万辆 Mercedes Benz o 2006年在美国提供S和R级型混合电动车 Volkswagen o 发展美国模式的混合电动车技术 Nissan o 副总裁Mr Carlos Gohn: “我们关注混合电动车. 将给用户提供超值产品 ” Sanyo o 2010年混合电动车电池的市场将达到30亿美元
混合电动车的商业化进程
VRLA电池的未来市场－混合电动车（HEV）
HEV市场：全球每年销售数量
VRLA电池的未来市场－混合电动车（HEV）
美国新能源汽车2008年销量达3.99万辆 比2007年增长46％
新能源汽车的市场占有率达到3.2％
重要因素: 1、油价飙涨 2、混合动力车问世时间够久，足以赢得消费者的信赖
中国新能源汽车发展前景
中国新政策：购买混合动力汽车免10％的购置税
财务部和科技部出台的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》 2009年国家推出“十城千辆”计划－新能源汽车产业化的破冰之旅： 连续3年内，每年发展10个大中城市，每个城市在公交、出租、公务、市政、邮政 等推行1000辆新能源汽车进行商业化示范运行。使全国新能源汽车运营规模到 2012年占汽车市场10％份额。即至少100万辆以上。 从现在到2015年全球对混合动力汽车电池的需求将增加3倍，总额约23亿美元。 2009年首次应用在混合动力汽车上的锂离子电池，将占据整个电池市场的半壁江山
− 高电压 − 没有内燃机 引擎 − 可以用120V外电源对电池充电 − 高电压
燃料电池车
- 高电压 − 没有内燃机引擎
− 全气体混合功能
− 示范车：Daimler, Ford, Honda, Toyota
各种不同的混合电动车
－－电池、整车结构和燃料效率
各种不同的混合电动车
－－对功率和能量的要求
新能源汽车用的铅酸蓄电池新技术
新能源汽车用的铅酸蓄电池新技术
双极柱卷绕式动力电池
新能源汽车用的铅酸蓄电池新技术
双极柱卷绕式动力电池
新能源汽车用的铅酸蓄电池新技术
双极陶瓷隔膜VRLA电池-Effpower Battery(Volvo与Optima合作研发）
新能源汽车用的铅酸蓄电池新技术
双极陶瓷隔膜VRLA电池-Effpower Battery(Volvo与Optima合作研发）
中国新能源汽车发展前景
2009年2月6日武汉投放首批100辆混合动力公交车， 未来3年还将投放400辆混合动力公交车，500辆电动轿车、600辆混合动力轿车
铅酸蓄电池用于EV/HEV的优势
不同电池技术达到80-100Km需要的价格
电池类型20 KWΒιβλιοθήκη 的价格安全性制造基础
Li-ion电池 （1200 $/kWh）
各国重点发展的混合电动车
－Plug-in Hybrid（PHEV）
不同车技术的客户比例
不同车辆在受教育前后的客户状况 （来源：Synovate Microresearch，2008）
全球混合电动车的销售状况
混合电动车的时代已经到来
美国混合电动车的销售状况
混合电动车的进程
局部技术展示和商业化进程
混合电动车对电池技术的主要要求
1、在充电和放电两方面都有很高的比功率性能 2、单体电池和电池模块都有低的价格 3、宽的操作温度范围 （-40°C － 80°C以上） 4、长的循环寿命，使用15年 5、安全可靠 6、高的有用能量密度以自由提高能量
xEV电池必须达到的五项要求
技术评价：没有那种电池材料能满足全部目标