电动汽车能量储能装置共61页文档
新能源汽车储能装置的概念
新能源汽车储能装置的概念新能源汽车储能装置是指将电能转化为化学能或电能进行存储的装置，以实现新能源汽车的动力来源转变和能量管理。
新能源汽车储能装置的出现，旨在解决传统汽车使用化石燃料所带来的环境污染和能源枯竭问题。
下面将从储能装置的分类、工作原理、技术发展和未来发展方向等方面详细介绍新能源汽车储能装置。
一、储能装置的分类目前，新能源汽车主要使用的储能装置可以分为两类：电池储能装置和超级电容器储能装置。
1. 电池储能装置电池储能装置是最常见的一种储能装置，它根据不同的工作原理可以分为铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池等几种。
其中，锂离子电池被广泛应用于新能源汽车领域，因其高能量密度、较长的循环寿命和较低的自放电率等特点。
2.超级电容器储能装置超级电容器储能装置是一种高性能的储能装置，它可以实现高速充放电，具有较大储能容量和较长的循环寿命。
超级电容器储能装置具有高功率密度、低能量密度和瞬时功率输出大等特点，适用于对动力要求较高的应用场景。
二、储能装置的工作原理1. 电池储能装置工作原理以锂离子电池为例，其工作原理是通过锂离子在正负极材料之间的扩散和迁移来实现电荷与放电的过程。
当电池充电时，正极材料通过化学反应产生锂离子，并通过电解质和隔膜迁移到负极材料上进行储存；当电池放电时，锂离子会从负极材料释放出来，经过电解质和隔膜到达正极材料，并通过化学反应释放出电能。
2. 超级电容器储能装置工作原理超级电容器储能装置是通过电荷的静电吸附和脱附来实现充放电的过程。
当电容器充电时，正极和负极之间的电荷静电吸附，吸附在电极表面形成电荷层；当电容器放电时，电荷层中的电荷经电解质传导离开电极，实现放电过程。
超级电容器具有极快的充放电速度和较长的循环寿命，适合高功率应用场景。
三、储能装置的技术发展1. 化学储能技术目前主流的锂离子电池技术在安全性和能量密度方面存在一定的限制，因此需要进一步研发新型电池材料，提高电池的能量密度和循环寿命。
混合动力汽车的电能储存装置
镍氢电池
具有良好的充放电循环性能 和较长的使用寿命，是一种 可靠而成熟的选择。
超级电容器
拥有快速充放电能力和长寿 命特点，适用于提供瞬时高 功率输出的场景。
对比分析
锂离子电池
• 高能量密度 • 自放电率低 • 成本相对较高
镍氢电池
• 良好充放电循环性能 • 使用寿命较长 • 能量密度较低
超级电容器
混合动力汽车的电能储存 装置
介绍混合动力汽车的电能储存装置，包括工作原理、主要类型以及未来的发 展趋势。
工作原理
混合动力汽车的电能储存装置通过将汽车的动力分割为内燃机和电动机的混 合使用，最大程度地减少能量的浪费。
主要类型
锂离子电池
目前最常用的电能储存装置 之一，具有高能量密度和较 低的自放电率。
• 快速充放电能力 • 长寿命特点 • 能量密度较低
优点与缺点
1 优点
• 提高燃油效率 • 减度有限 • 电池寿命限制
未来发展趋势
随着技术的不断进步，未来混合动力汽车的电能储存装置将继续提升能量密度、降低成本，并更加环保、可持 续。
【新能源汽车技术】第四章 电动汽车储能装置
超级电容结构
超级电容汽车
上海世博园运行的超级电容客车
本章课程结束
(1)概念 在恒流放电过 程中，蓄电池 的端电压和电 解液相对密度 随时间而变化 的规律。
铅酸蓄电池的工作特性
2.充电特性
(1)概念：
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。
注意：充电电源必须采用 直流电源，以一定的电流 强度向一只完全放电的蓄 电地进行充电。
常用电动汽车动力电池
铅酸电池
锂离子电池
镍氢电池
超级电容
各种动力电池
4．2铅酸蓄电池
4．2．1 铅酸蓄电池的型号 4．2．2 铅酸蓄电池的工作原理
放电 PbO2 2H 2SO4 Pb 充电
PbSO4 2H2O PbSO4
4．2．3 铅酸蓄电池的构造 4．2．4 铅酸蓄电池的特性
铅酸蓄电池的工作特性
1.放电特性
新能源汽车对动力电池的要求
1 .比能量高。为保证电动汽车的续驶里程，电动汽车的动力电池须尽 可能储存多的能量 ，同时电动汽车的重量不能过大，电池的安装空间 也受整车分布限制，因此动力电池必须有足够的比能量。
2 .比功率大。为满足电动汽车在加速、上坡、负载等行驶条件下的动 力要求，电池必须具备大的比功率。
目前市场主流为：磷酸铁锂电池和三元锂电池 以 LiFeO4为例，其化学反应方程式如下：
常用电动汽车动力电池
锂电池工作原理示意图
4.5 飞轮电池
当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其 动能转换成电能的。飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化 学电池的局限，用物理方法实现储能。
第四章 电动汽车储能装置
4．1 动力电池概述
电动汽车的新型储能装置_超级电容器评介
沿海企业与科技ＣＯＡＳＴＡＬＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥＳＡＮＤＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２００８年第０３期（总第９４期）ＮＯ．０３，２００８（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙＮＯ．９４）电动汽车的新型储能装置———超级电容器评介刘延林［摘要］文章重点介绍超级电容器的结构特点、性能优势、研究进展及应用领域。
以期在倡导建设节约型社会中，使更多的新能源汽车生产厂家，对这一新型储能装置有更深的了解和认识。
［关键词］超级电容器；电动汽车；辅助能源［作者简介］刘延林，国家机动车产品质量监督检验中心（上海），研究方向：新能源汽车检测工程技术，上海，２０１８０５［中图分类号］Ｕ４６９．７２［文献标识码］Ａ［文章编号］１００７－７７２３（２００８）０３－００３４－０００５一、引言超级电容器也称电化学电容器，具有良好的脉冲性能和大容量储能性能，质量轻、循环性能好，是一种新型绿色环保的储能装置，近年来受到科研人员的广泛重视及应用市场的关注。
在现代高科技产业发展领域中，由于大量大型装备配套动力电源系统既要求具备高比能量，又要求电源系统具备高比功率，而就化学电源本身的特性而言，两者很难兼顾。
特别是在需要高功率脉冲输出的场合，常规的化学电源很难满足要求，如军用特种车辆在全天候条件下的快速启动、卫星通讯、爬坡等等。
上述场合现在通常使用铅酸、镉镍等电池产品作为电源时，其比功率往往在１００～３００Ｗ／ｋｇ，不仅笨重、维护复杂而且充电速度低、使用寿命短。
而超级电容器组合的比功率可以达到１５００～５０００Ｗ／ｋｇ。
同时，不含充电电池组的超级电容器组合的比功率更可以达到１５００～１００００Ｗ／ｋｇ，其特性更适于未来艰苦环境工作以及相关电子技术进步对电源系统提出的技术要求。
二、超级电容器的结构虽然，目前全球已有许多家超级电容器生产商可以提供许多种类的超级电容器产品，但大部分产品都是基于一种相似的双电层结构，超级电容器在结构上与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料，如图１所示。
电动汽车的能量储存装置
课题一 电池的分类及性能指标
二、蓄电池主要性能指标
11.成本 目前新开发的高质量能量密度的电池成本较高。
12.记忆效应 记忆效应是指电池在没有完全放电之前就重新充电，电池会储存这
一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点
还要求蓄电池无毒性、不会造成污染或腐蚀，使用安全，有良好的充电 性能，充电操作方便，充电时间短，耐振动，无记忆性，对环境温度变化 不敏感，寿命长，制造成本低，易于调整和维护等。
2.物理电池 物理电池是指利用物理原理制成的电池，其特点是能在一定条件下
实现直接的能量转换，主要有太阳能电池、飞轮电池、核能电池和温差 电池。
课题一 电池的分类及性能指标
一、电池的种类
3.化学电池
化学电池是利用物质的化学反应发电。化学电池一般由电极（正极和负 极）电解质和外壳（容器）四部分组成。按工作性质分为原电池、蓄电池、 燃料电池和储备电池。
在使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会 排酸雾，电池盖子上设有溢气阀(也叫安全阀) 。
阀控密封式铅酸蓄电池分为AGM(吸液式)和GEL(胶体)电池两种。
课题二 铅酸蓄电池
二、铅酸蓄电池的构造
普通铅酸蓄电池的构造 1-正极板 2-负极板 3-肋条 4-隔板 5-护板 6-封料 7-负极柱 8-加液口盖 9-电极连接条
电流通过电池内部时受到的阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的 内阻。由于电池的内阻作用，使得电池在放电时端电压低于电动势和开路电压； 在充电时充电的端电压高于电动势和开路电压。
课题一 电池的分类及性能指标
二、蓄电池主要性能指标
8.循环次数(次) 随着充电和放电次数的增加，电池中的化学活性物质会发生老化变质，
混合动力汽车的电能储存装置演示文稿
2. HEV和EV对动力电池的要求
电动汽车对动力电池的要求主要有：
（1）比能量高 （2）比功率大 （3）充放电效率高 （4）相对稳定性好， （5）使用成本低 （6）安全性好 （7）循环寿命长
混合动力汽车 第 6 页
混合动力汽车 第 7 页
3.二次电池的输出电流、功率和效率的关系
混合动力汽车 第 13 页
2.铅酸蓄电池的分类与结构
（6） 铅酸 蓄电 池的 结构
混合动力汽车 第 14 页
3. 铅酸蓄电池的工作原理
铅酸蓄电池是酸性蓄电池，其化学反应式为
P b H 2 O S4O Pb 4 S H 2 O O
充电时，把铅板分别和直流电源的正、负极相连， 进行充电电解，阴极的还原反应为
Pb4 S 2eO P b S2 4 O
比功率-单位质量电能储存装置所具有电能的功率，单位为W/kg、 KW/kg。比功率越大，汽车加速、爬坡性能越好，最高车速越高。
功率密度-单位体积电能储存装置具有的电能功率W/L、KW/L。 密度越大，汽车的载重量和车内空间越大。
寿命-使用时间的长短、放电循环次数的多少。单位为年、小时或 循环次数。
（3）其他规定（外形、、重量、额定容量）见书本P49页
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2. 铅酸蓄电池的分类与结构
（4）免维护铅酸蓄电池 免维护铅酸蓄电池由于自身结构上的优势，电解液 的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸 馏水。它具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的 特点。使用寿命一般为普通铅酸蓄电池的两倍。一 般有两种： a.在购买时一次性加电解液以后使用中不需要添加 补充液 b.电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户 根本就不能加补充液。
新能源汽车概论 任务1 了解新能源汽车储能装置 教学PPT课件
任务一 了解新能源汽车储能装置
1. 充电方法 （2） 快速充电方法。 ① 脉冲式充电法。
② ReflexTM快速充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
③ 变电流间歇充电法。
④ 变电压间歇充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
⑤ 变电压、变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法。
任务一 了解新能源汽车储能装置
二、 超级电容器
（一） 超级电容器的发展现状
任务一 了解新能源汽车储能装置
任务一 了解新能源汽车储能装置
（二） 超级电容器的优点
1. 功率密度高 2. 充放电循环寿命长 3. 充电时间短 4. 特殊的功率密度和适度能量密度 5. 储存寿命长 6. 工作温度范围宽
任务一 了解新能源汽车储能装置
（三） 飞轮储能器的应用
在电动汽车领域，飞轮储能器非常适合应用于混合动力车辆中。 车辆在正常行驶和制动时，给飞轮电池充电，飞轮电池则在加速或爬坡时，给 车辆提供动力，保证车辆运行在一种平稳、最优的状态下，可减少燃料消耗，降低 空气和噪声污染，延长内燃机的维护周期，延长内燃机的寿命。 美国德克萨斯大学已研制出一种汽车用飞轮电池。电池在车辆需要时，可提供 150kW的功率，能加速满载车辆到100km/h。德国西门子公司也已研制出长1.5m、 宽0.75m的飞轮电池，可提供3MW的功率。
任务一 了解新能源汽车储能装置
（三） 动力蓄电池的基本原理
为了理解电池是怎样把化学能转化为电能的，以经典的丹尼尔原理电池单体化 学反应为例进行介绍。
将Zn（锌）置于ZnSO4（硫酸锌）溶液中，将Cu（铜）置于CuSO4（硫酸铜） 溶液中，并用盐桥或离子膜等方法将两电解质溶液连接。锌单质和溶液中的锌离子 是相互转化的，当单独放置的时候，两者的转化处于平衡状态，没有对外的物质变 化的效果，当将锌溶液和铜溶液相连的时候，锌的化学性质比铜的化学性质更活泼， 在与电解质作用的时候，先与电解质发生氧化反应，被氧化为Zn2+，从而锌一直失 去电子，铜一直得到电子，。
电动汽车的能量供给系统
December
郭栋
(本刊编委会委员、“新能源汽车”栏目主持专家)从图1中我们看到，这款汽车的电池包是由5图1 蓄电池相关技术参数
总负
中间负
图3 电池包支撑结构
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特斯拉Model S85底部的电池组，车主还为它装上4个车超过7 000颗18650锂电池组成，非常沉重，近900kg。
池组附近有加强筋和框架保护，如图5所示。
图4 蓄电池包内结构
图5 特斯拉S85蓄电池图6 蓄电池内部结构
图7 电池板熔丝km。
图9 典型的电池包中置图图10 典型的电池包顶置图
特斯拉这版电池有444节18650锂电池，每74节并联成一组，共有6组串联成一板。
简单来说就是积少成多，其内部结构如图6所示。
拆除电池板前端顶盖后，可清晰看到排列着两块电池组。
整个电池板的熔丝位于这两块电池组一侧，如图7所示。
总熔丝
顶置蓄电池
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2015/12·汽车维修与保养。
3.电动汽车动力储能装置.doc
3.电动汽车动力储能装置第三章电动汽车动力储能装置3.1 车用动力电池概述电动汽车动力储能装置定义：电动汽车中安装能够储存能量的装置。
电动汽车的发展关键技术是提高动力电池性能，既是当前普及应用电动汽车的瓶颈，也是电动汽车能否与传统内燃机汽车竞争的重要因素之一。
3.1.1 电池的种类（车用动力电池）生物电池：利用生物分解反应过程中表现出来的带电现象所进行的能量交换。
物理电池：物理原理制成的电池，在一定条件下直接实现能量交换。
化学电池：化学反应产生的能量直接转换成电能。
3.1.2 化学电池的基本组成化学电池一般由电极（正极和负极）、电解质、隔膜与外壳构成。
1）电极：电池的核心部分。
⑴活性物质：能够通过化学反应释放电能的物质。
要求：在电解液中的化学稳定性好和电子导电性好。
权重：决定化学电池基本特性的重要部分。
⑵导电骨架：传导电子和支撑活性物质的作用。
2）电解质：电池内部阴、阳极之间担负传递电荷的作用。
包括液体电解质与固体电解质。
要求：化学性质稳定，使得贮存期间电解质与活性物质界面间的电化学反应速率小（自放电容量损失小）。
3）隔膜：为避免内部阴、阳极之间距离很近而产生内部短路造成严重的自放电现象而添加的绝缘隔膜。
形状一般为薄膜、板材或胶状物。
要求：化学性能稳定，具备一定机械强度、对电解质离子运动阻力小、电的良好绝缘体。
4）外壳：盛放和保护电池其它成分的容器。
要求：足够的机械强度、耐振动、耐冲击、耐腐蚀、化学性能稳定。
3.1.3 电池的基本常识和术语⑴电池的组合：蓄电池作为动力源，一般要求具有较高的电压和电流，需要将若干单体电池通过串联、并联、复联方式组合成电池组使用。
⑵电池的放电：蓄电池向外部负载输送电流。
放电参数：放电深度（DOD）：电池当前的放电状态，用实际放电容量与额定容量的百分比表示。
放电率：放电的速率，时率或倍率表示。
时率：一定的放电电流（恒流）放完额定容量所需要的小时数；2）额定容量（保证容量）：规定条件下测得的蓄电池最低容量；3）可用容量（实际容量）：规定条件下完全充电的蓄电池释放的电量；4）剩余容量：蓄电池使用后，在指定放电率和温度状态下可以从电池中放出的电量。
新能源汽车的储能装置
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第4章 新能源汽车的储能装置 4.1 动力电池概述
原因：电池内部枝晶的生长 解决办法：深度充放电（损坏电池），脉冲充电法（适宜使 用）。 主要表现在镍镉电池中。对于其他蓄电池该效应较小或不存 在。
新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
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第4章 新能源汽车的储能装置 4.1 动力电池概述
4.1.3 电池的种类 1、按照工作原理分类 主要可分为生物电池、物理电池和化学电池。
新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
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第4章 新能源汽车的储能装置 4.1 动力电池概述
蓄电池充电终了的特征： 电解液中由大量气泡冒出，呈沸腾状态； 电解液的相对密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在2～ 3h内保持不变。
新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
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新能源汽车技术，Faculty of New Energy Vehicles，May,2014
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第4章 新能源汽车的储能装置 4.1 动力电池概述
隔膜 通常为薄膜、板材或胶状物等。 避免电池内阴、阳极之间的距离较近而发生内部短路产生严 重的自放电现象。 要求：化学性质稳定，有一定的机械强度，对电解质离子运 动的阻力小，是电的良好绝缘体，并能阻挡从电极上脱落的 活性物质微粒和枝晶的生长。
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第4章 新能源汽车的储能装置 4.1 动力电池概述
2、电池的充电 将外部电源的电能输入蓄电池，在蓄电池内将电能转换为化 学能储存起来的过程。 充电参数：充电特性、完全充电和充电率。 充电方式：恒压充电、恒流充电、涓流充电和浮充电等。
第3章电动汽车储能装置
3.1.2 电池的性能指标
3．内阻
电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力。充电电
池的内阻很小，需要用专门的仪器才可以测量到比较准确的结 果。一般所知的电池内阻是充电态内阻，即指电池充满电时的 内阻（与之对应的是放电态内阻，指电池充分放电后的内阻。 一般说来，放电态内阻比充电态内阻大，并且不太稳定）。电 池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越 低。内阻很大的电池在充电时发热很厉害，使电池的温度急剧 上升，对电池和充电器的影响都很大。随着电池使用次数的增 多，由于电解液的消耗及电池内部化学物质活性的降低，电池 的内阻会有不同程度的升高。
池、蓄电池、燃料电池和储备电池。 原电池是指电池放电后不能用简单的充电方法使活性物质复 原而继续使用的电池。蓄电池是指电池在放电后可以通过充电 的方法使活性物质复原而继续使用的电池，这种充放电可以达 数十次到上千次循环。燃料电池又称连续电池，是指参加反应 的活性物质从电池外部连续不断地输入电池，电池就连续不断 地工作而提供电能。储备电池是指电池正负极与电解质在储存 期间不直接接触，使用前注入电解液或者使用其它方法使电解 液与正负极接触，此后电池进入待放电状态。
第3章 电动汽车储能装置
3.1
概述
3.2蓄电池 3.3燃料电池 3.4
超级电容器
3.5飞轮电池
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3.1 概述
3.1.1 电池的类型
3.1.2 电池的性能指标 3.1.3 电动汽车对动力蓄电池的要求
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3.1.1 电池的类型
电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。
1．化学电池 化学电池是利用物质的化学反应发电，按工作性质分为原电
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3.1.2 电池的性能指标
混合动力汽车的电能储存装置课件
21世纪初，混合动力汽车开始进入市场，并逐渐获得 消费者认可。
快速发展阶段
近年来，随着环保意识的提高和新能源汽车政策的推 动，混合动力汽车市场快速发展。
混合动力汽车的优势与挑战
优势
节能减排、提高燃油经济性、降低使 用成本、延长续航里程等。
挑战
成本较高、充电设施不够完善、电池 回收利用问题等。
电能储存装置的故障诊断与处理
电池故障
如发现电池性能下降、充电不足或放电过度等问题，应及时进行检 修或更换电池。
充电故障
如发现充电不进电、充电过快或充电过慢等问题，应检查充电设备 和电路是否正常，如有异常应及时修复或更换。
控制故障
如发现电池管理系统控制不正常、无法正常控制电池充放电等问题， 应检查控制电路和软件是否正常，如有异常应及时修复或更换。
快速充电
发展大功率充电技术，缩短充电时间，提高使用 便利性。
ABCD
长寿命
通过改进制造工艺和材料，提高电池的循环寿命 和稳定性。
智能管理
进一步完善电池管理系统，实现对电池的智能化 管理和保护，提高安全性和可靠性。
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CATALOGUE
混合动力汽车电能储存装置的 应用实例
混合动力汽车电能储存装置的实际应用
混合动力汽车的电能储存 装置课件
CATALOGUE
目 录
• 混合动力汽车简介 • 电能储存装置在混合动力汽车中的
作用 • 混合动力汽车电能储存装置的原理
与技术
CATALOGUE
目 录
• 混合动力汽车电能储存装置的应用 实例
• 混合动力汽车电能储存装置的维护 与保养
01
CATALOGUE
混合动力汽车简介