动力电池技术路线图介绍[优质ppt]
新能源汽车动力电池技术PPT课件
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锂离子电池性能
• 与传统的化学电源体系相比,它具有以下优点. • 1、比能量高。锂离子电池的比能量可达到200Wh/Kg和300Wh/L,约为传统
锌锰、铅酸和镍镉电池的6倍; • 2、工作温度范围宽。可在-200 C-+750 C环境温度下工作; • 3,贮存性能好。锂一次电池通常可贮存5-10年,锂二次电池的自放电一般小于
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超高速飞轮
• 超高速飞轮是实现电动汽车储能要求的一种有效方式,它具有高比能量、 高比功率、 长循环寿命、 高能 量效率、 能快速充电、 免维护和良好的性能价格比等优点。在混合储能系统中,若飞轮用作辅助能量源, 则飞轮在车辆匀速行驶和再生制动时以机械形式实施充电储能而在车辆启动、加速或爬坡时进行发电并输 出峰值功率。除了可以做主能源的负载均衡装置之外,超高速飞轮也可单独用作电动汽车的能量源。
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充电特性
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锂离子电池的荷电状态值
• 锂离子动力电池的两个基本特性: • 1、电池的容量与放电电流有关,放电电流越大,则在该电流下所能放出的有效容量就越少,这种特性简
称容量特性 • 2、电池的工作电压与放电的深度有关,放电电流及放电深度越大,电池的工作电压下降得越多,这种特性
正负电极间的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电 和放电过程。在充电时, Li十正极脱嵌经过电 解质嵌入负极,负极处于富锂状态,正极处于 贫锂状态,放电时刚好相反。
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新能源汽车动力电池及电源管理 ppt课件
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镍氢电池的失效
• 储氢合金既承担着储氢的作用,又起到催化剂作用,在电 池出现过充和过放电时,可以消除由正极产生的O2和H2。 从而使电池具有耐过充、过放电的能力。但随着充、放电 循环的进行,储氢合金的催化能力逐渐退化,电池的内压 就会上升,最终导致电池漏液失效。
单体电池
电池模组
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进行
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电源系统的常规维护程序
• 在进行充放维护过程中,检查管理系统的功能是否运转正常 • 在充放维护过程中,检查风扇是否在规定的温度下开启和关闭,是否
运转正常 • 产品在充放维护结束后,检测对蓄电池包的绝缘电阻,测得的绝缘电
阻应满足指标的要求。用电压表分别测试蓄电池包的正极端子、负极 端子与蓄电池包的最大电压,同时测得的电压值应不超过上限要求 • 维护后如果动力电源系统的功能都正常,然后再进行使用,如果有异 常情况和故障出现,应立即排除,无法排除的故障应及时与厂家联系。
• 1、拆卸 • 将电池包从车上拆卸下来。若电池包在车上安装位置合适,利于开包检查和
维护,可不进行拆卸 • 2、开包 • 观察电池包外观,看是否有燃烧、漏液、撞击等痕迹 • 拧下电池包上盖固定螺钉,将电池包上盖取下,打开电池包 • 注意避免上盖与电池接触,勿损伤电池包
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电池拆卸专用举升平台-适用于底盘安装电池
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凯美瑞混合动力汽车蓄电池系统
• 蓄电池组中某个单体出 现故障时一般不对蓄电 池单体进行拆检,而是 对整组电池更换,并将 更换下来的蓄电池置于 通风、干燥、安全的位 置存放。
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丰田混合动力汽车蓄电池系统检测与维护
• 维护准备
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。
3.台架单体电池间的连接关系为:
。
总电量=总安时数*电压 总容量=单体电池容量*并联数 总电压=单体电池电压*串联数
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电池管理系统(BMS)
动力电池及管理
动力电池包组成
电池模组、维修开关、BMS主控模块、BMS从控模块、信号采集 线束、接触器、预充电阻、温度传感器、电流传感器
动力电池及管理
在高压电缆连接插头处设计互锁开关
保证在高压上电前系统的完整性、运行过程中断开启动安全保护,
防止带电插拔对高压部件的拉弧损坏
动力电池及管理
2.电池状态估算(主控模块)
1.SOC(State of Charge)
由于电池不一致性、放电电流 、温度、传感器精度、历史状 态不确定性、算法精度、SOC
评估精度困难
电池管理系统功能
数据采集
动力电池管理系统
状态估算
安全保护
能量管理 热管理
继电器控制 信息显示
电电 池池 温 电电 度 压流 检 检检 测 测测
电电 池池 剩老 余化 电状 量况 评评 估估
过 流 、 过 温 保 护
过 压 与 欠 压 保 护
碰 撞 保 护 、 互 锁
放 电均 控衡 制管 管理 理
加保 冷 热温 却 管管 管 理理 理
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7.继电器控制
1)上电控制 放电: 充电:
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7.继电器控制
1)上电控制
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7.继电器控制
1)上电控制
V1= ? V2= ? V3= ?
(1)唤醒与自检
①15电唤醒
点火开关ON,整车控制器(VCU)、全车高压部分的控制器如动力电池包、电机控
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• 在进行充放维护时,将动力电源系统按正常工作要求连接到位,接通管理系 统的电源,监测电池的装调,根据监测的数据判断电池所处的环境温度、电 池温度及电池电压等状态是否正常
• 进行充放维护前,操作者应先检查电源系统各部分的情况,在确保各部分正 常的情况下才能进行充放维护。
• 维护均应在温度15~30°,相对湿度45%~75%,大气压86~106kPa的环境中
• 检查插头是否完好,各种线束有无擦伤、有无金属部分外漏
• 检查电池包的冷却通道是否异常。
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维护内容
• 绝缘
• 断开电池组与整车的高压连接,用数字电压表测量各个电池包的总正、总负 端子对车体的电压,是否小于上限值。如发现电压偏高,应测量电池包箱体 与车体是否绝缘,如有问题,应由专业人员进行维修。通常可以根据总正和 总负对于车体的电压大致确定多个电池包组成的电源系统中哪一个对车体绝 缘出现问题;通过测量电池包总正、总负对电池包外壳的电压大致确定电池 包内绝缘故障的电池模块
操作这些线束和部件时需要特别注意。 • 对高压系统进行操作时,在旁边放置“高压工作,请勿靠近”的警告牌。 • 不要携带任何类似卡尺或测量卷尺等的金属物体,避免掉落导致短路 • 拆下任何高压配线后,立刻用绝缘胶带将其绝缘。 • 一定要按照规定扭矩将高压螺钉端子拧紧。扭矩不足或过量都会导致故障 • 完成对高压系统的操作后,应再次确认在工作平台周围没有遗留任何零件或
• 每次停车都必须关闭电源开关,拔下钥匙,将档位开关扳 至空挡位置,并将手刹拉起。
• 儿童在车内玩耍时要拔掉钥匙开关,以免造成危险。 • 充电应在儿童无法接触到的地方进行 • 因事故或其他原因造成起火时应立即关闭总电源开关
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动力电池基本概念、原理ppt精选课件
⑧理论容量:假设活性物质完全被利用,
蓄电池可释放的容量。
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3、电池能量(Wh) ①定义:指电池储存的能量的多少,用Wh 来表示
②公式:能量(Wh)=额定电压(V)× 工作电流(A)×工作时间(h)。 ③举例:3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh, 3.2V100Ah电池组的能量为320Wh。
• ②涓流充电:指以小于0.1C电流对电池充电, 一般在电池接近充满电时,迚行补充充电 时采用,若电池对充电时间没有严格要求 的话,建议采用涓流充电方式充电。
• ③浮充电:随时对蓄电池用恒压充电,使
其保持一定的荷电状编辑版态pppt。
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铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池 锂电池
充电方式
恒流后恒 压
恒流
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6、放电倍率(A)
• ①定义:放电倍率是指在规定时间内放出 其额定容量(C)时所需要的电流值,它在 数值上等于电池额定容量的倍数。
• ②举例:以10Ah电池举例,以2A放电,则放 电倍率为0.2C,以20A放电,则放电倍率为2C。
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7、充电方式 ①CC/CV:CC即恒流,以固定的电流对电池 充电;CV即恒压,以固定的电压对电池充 电,充电电流会随着电池充满逐渐下降。
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动力电池可持续发展技术路线图
动力电池可持续发展技术路线图一、动力电池装机量我国动力电池装机量随着电动汽车的快速增长而增加。
2021年1到9月份共装车0.92亿千瓦时,全年预计1.5亿千瓦时左右。
2025年预计在6亿千瓦时左右,2030年预计在15亿千瓦时到20亿千瓦时之间。
国外机构基于2030年全球5500万辆电动汽车年销量的激进预测给出的动力电池的年装车量结果是50亿千瓦时,而保守预测结果是30亿千瓦时。
基于电动汽车保有量可以预测中国车载电池的总保有量,预计2025年会超过20亿千瓦时,2030年会超过70亿千瓦时,2035年会超过150亿千瓦时。
由于电动汽车市场火爆,刺激上游电池产业快速扩产。
据统计中国动力电池规划产能2023年将达10亿千瓦时,2025年接近25亿千瓦时。
当然,规划产能会大于动力电池年产量,同时年产量中除了车用电池外,还有储能电池等一系列其他用途,估计2025年电池总出货量在10亿千瓦时左右。
电池产量的快速膨胀会刺激上游材料周期性涨价。
同时也会引起公众对材料资源短缺的担心。
从潜力看,全球锂资源经济可采储量为2100万吨,如果按三元811电池材料体系算,可以生产电池2000亿千瓦时。
按平均一辆车100千瓦时算,可以制造20亿辆电动汽车。
当然这不能全部用于汽车,别的地方也要用。
但这是经济可采储量,总勘探储量是8600万吨。
而且因为总勘探储量近年还在不断增加,似乎问题不是很大。
但是,钴的资源就没有那么乐观了,经济可开采储量只有710万吨。
照此计算只能到950亿千瓦时。
至于锰的资源则没有问题,非常富余。
然而资源分布却不均匀,锂矿有3/4分布在澳大利亚、智利、阿根廷。
钴矿有2/3依赖于非洲的刚果金。
镍矿的一半依赖于印尼和俄罗斯。
资源分布是极不均匀。
所以,资源的压力还是有的,不能掉以轻心。
二、电池材料的循环可持续如果循环利用做得好,支撑发展问题不会很大。
材料循环要耗能、要排放,电池生产也会耗能和排放,可持续发展也是重大问题,也就是电池全生命周期的碳排放是问题。
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序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
厂家名称 惠州比亚迪电池有限公司 宁德时代新能源科技有限公司 合肥国轩高科动力能源有限公司 力神动力电池系统有限公司 中行锂电(洛阳)有限公司 江苏春兰清洁能源研究院有限公司 芜湖天弋能源科技有限公司 山东威能环保电源科技股份有限公司 山东衡远新能源科技有限公司 东莞市迈科新能源有限公司 山东恒宇新能源有限公司
导流散热能力强 一 般
导流散热能力强,刚
高
或铝壳机械强度高, 可超声波焊接。寿命
高
可靠性高
成本
单体较多,因此为了保 证温度、性能一致性和 模块安全性,需要增加 额外成本
集成效率高,易进行 高 热管理控制
机械性能好,同时易
中
进行热管理设计,成 本最低
低
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圆柱、软包、方形电池包对比
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卷绕式工艺简介
卷绕式是将分条后的极片固定在卷针上随着卷针转动将正极极片、负极极片以及隔膜卷 成电芯的工艺方式。
卷绕式工艺生产的电芯虽然在电化学性能上略差于叠片式电芯,但优势在于生产自动化 程度高,制成容易,适合大规模生产。因此市场上的方形电池一般都为卷绕式工艺生产
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国内方形动力电池单体生产企业:
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国内软包动力电池单体生产企业:
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
厂家名称 孚能科技(赣州)有限公司 上海卡耐新能源有限公司
万向123系统有限公司 微宏动力系统有限公司 湖州天丰电源有限公司 浙江超威创元实业有限公司 珠海银隆新能源有限公司 中航锂电(洛阳)有限公司
集成效率高,易进行热 高 管理控制
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从技术与产业的角度 综合来看: 日本在技术方面依 旧领先; 韩国在市场份额方 面超越日本,占据第 一位; 中国的电池企业数 量最多,产能最大。
2020年:电池能量密度达到300Wh/kg; 2025年:电池能量密度达到400Wh/kg; 2030年:电池能量密度达到500Wh/kg。
一、研究背景—企业规划(韩国)
LG化学
SK公司
三星SDI
一、研究背景—企业规划(日本)
索尼
AESC
配套车辆 SOP时间 正极材料 负极材料 容量(Ah) 电压(V)
国际能源署对世界各国新能源汽车销量预测
一、研究背景—动力电池的作用
动力电池作为能量储存装置,是电动汽车的核心部件。其性能的优劣直接影响电动汽车 的市场应用和普通消费者的接受度,如安全性、能量密度、功率密度、寿命以及成本等。
功率密度(W/kg)
10000
目前混合动力轿车规模 使用-丰田系
启停功能轿车-国内外
二、发展现状及需求分析—新能源汽车发展趋势
普及应用节能与新能源汽车的关键是要实现其经济性与使用的便利性与传统燃油汽车相当。 当前,混合动力汽车具备经济性和使用便利性,我国商用大客车已基本实现商业化。 插电式混合动力汽车、纯电动汽车等新能源汽车与传统燃油汽车存在较大差距,提升经济性
和使用便利性是未来相当长一段时间内新能源汽车发展的主要方向。 国际上,预计2020年前后新能源汽车经济性和使用便利性将大幅度提升,纯电动汽车续航里
高容量负极材料和高压电解液替代现有锂离子 电池、全固态电池等,预计具有更低
电池材料,电池成本、比能量和能量密度具有 成本和更高的比能量,尚处于基础研
国 际 能
新能源汽车 发展迅速
源
署
预
测
数
据
传统汽车呈 下行趋势
一、研究背景—新能源汽车国内现状
我国节能与新能源汽车已形成了较为完善的研发体系和产业体系,研制了系列产品,新能源 汽车推广应用示范数量居世界前列。 面向未来,我国节能与新能源汽车将继续保持与国际先进水平接轨,以大规模商业化普及应 用为目标,加快提升技术水平,加速产业发展,预计2020年我国新能源汽车市场保有量将达 到500万辆,生产产能将达到200万辆,2025年将生产产能将达到300万辆。
二、发展现状及需求分析—变化趋势
我国动力电池技术路线的变化趋势(2001-2015)
总产能:居世界首位(超过400亿瓦时的年产能); 形成了珠江三角洲、长江三角洲、中原地区和京津区域为主的四大动力电池产业化聚集区域; 超过100家动力电池企业开展动力电池及电池系统的研发及产业化工作; 超过1000亿产业资金的投入,技术研发及产业化进展显著。
1000 低速车规模使用-中国
镍
氢
铅酸
100
锂离子
广泛应用于HEV、 PHEV、EV及FCV
10
100
能量密度(Wh/kg)
1000
一、研究背景—国家规划(德美韩日)
韩
德
国
国
日
美
本
国
一、研究背景—国家规划(我国)
《节能与新能源汽车国 家规划(2012—2020)》
“十三五” 计划--新能源 汽车重点研发专项(2016 —2020)
(肖成伟研究员) 2016年12月07日厦门
内容
一、研究背景—新能源汽车国际现状
目前在国际上,混合动力汽车已实现商业化, 插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池 汽车处于应用示范阶段。
预计2020年以后:插电式混合动力汽车、 纯电动汽车将快速增长,步入应用普及的 发展阶段,2030年后燃料电池汽车市场将 大幅度提升。
二、发展现状及需求分析—技术现状
国外产品
国内产品
三元材料/石墨材料锂离子电池(量产)
关键材料:实现了国产化; 单体电池技术水平:与国外同一水平; 已形成了较为完善的锂离子动力电池产业链体系,掌握了动力电池的配方设计、结构设计和制造 工艺技术,生产线逐步从半自动中试向全自动大规模制造过渡; 产品均匀一致性、系统集成技术、生产自动化程度:尚有差距。
奥 迪 :发 布全 新 Q6 e-tron quattro 概 念2车015,年续9月航 里 程 500km,2020年上市。
二、发展现状及需求分析—动力电池是关键
二、发展现状及需求分析—动力电池的发展与需求
高性能、低成本的新型锂离子电池和新体系电池是新能源汽车动力
电池发展的主要方向。
新型锂离子电池:采用高电压/高容量正极材料、 新体将 达 到 320 公 里 , 年 内 (11月)推出。
2015年3月 2015年6月
雷诺日产:将在2020年之前 将 纯 电 动 汽 车 (EV) 的 续 航 距 离提高到400公里以上,
2015年5月
2015年9月
大众汽车:研发一款超级电池,纯 电动续航里程有望达到300公里, 2020年提升至500km。
程将达到400公里,2030年达到500公里。
Tesla汽车:Model 3,续航里程 320公里,3.5万美元,2016年3 月发布,2017年实现量产。
2014年7月 2015年1月
通 用 汽 车 : 雪 佛 兰 Bolt , 行 驶 里程200英里(约322公里), 3~3.5万美元,2017年上市。
聆风 2010 LMO-NCA 石墨 32.5 3.75
体积能量密度(Wh/L) 274.0
质量能量密度(Wh/kg) 154.9
二代聆风 2018
NCM523 石墨 56 3.7
380.2
222.9
日立车载能源公司(HVE)
一、研究背景—企业规划(中国)
CATL
力神
内容
二、发展现状及需求分析—研发和产业化分布
《中国制造2025》
2020年: 电池模块的质量密度达到300瓦时/公斤以上; 成本降至1.5元/瓦时以下。
产业化的锂离子电池能量密度达到300 Wh/kg以上, 成本降至0.8元/Wh以下;
新型锂离子电池能量密度达到400 Wh/kg以上,新 体系电池能量密度达到500 Wh/kg以上。