新能源汽车技术概论课件第2章 新能源汽车动力蓄电池系统

• 时率是以放电时间(h)表示的放电速率，即以一定的放电电流放完额定容量所需要的时间(h)， 常用C/n,来表示，其中，C为额定容量，n为一定的放电电流。放电率所表示的时间越短，所用 的放电电流越大；放电率所表示的时间越长，所用的放电电流越小。
• 倍率实际上是指电池在规定的时间内放出其额定容量所输出的电流值。它在数值上等于额定 容量的倍数。例如，3倍率(3C)放电，其表示放电电流的数值是额定容量数值的3倍。若电池的 容量为15A·h，那么放电电流应为3×15=45A·h。
• 4．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，尽管电池
本身的容量可以使电池放电到更低的平台上，但在以后的放电过程
中，电池将只记得这一容量。
• 5．电池的组合
•
动力蓄电池作为汽车的动力源，一般要求有较高的电压和电
流，所以需要将若干单体电池通过串联、并联与复联的方式组合成
3. 按工作性质和储存方式分类
• 一次电池，又称原电池，即不能再充电使用的电池，如锌锰 干电池、锂原电池等。
•
二次电池，即可充电电池，如铅酸电池、镍镉电池、镍
氢电池、锂离子电池等。
•
燃料电池，活性材料在电池工作时才连续不断地从外部
加入电池，如氢氧燃料电池、金属燃料电池等。
•
储备电池，储备电池储存时电极板不直接接触电解液，
• 2. 电解液种类分类 • 碱性电池：电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电池，如 碱性锌锰电池 （俗称碱锰电池或碱性电池）、镉镍电池、氢 镍电池等。
• 酸性电池：主要以硫酸水溶液为介质的电池，如铅酸电池。 • 中性电池：以盐溶液为介质的电池，如锌锰干电池、海水 激活电池等。
• 有机电解液电池：主要以有机溶液为介质的电池，如锂离 子电池等。
• 10. 输出效率
•
电池的输出效率通常用容量效率和能量效率来表示。电
池的容量效率指电池放电时输出的容量与充电时输入容量之比，
电池的能量效率指电池放电时输出的能量与充电时输入的能量
之比。
• 11. 抗滥用能力 • 抗滥用能力指电池对短路、过充电、过放电、机械振 动、撞击、挤压以及遭受高温和着火等非正常使用情况 的容忍程度。
•
空气（氧气）系列电池，如锌空气电池、铝空气电池等。
• 2.2.3 新能源汽车动力蓄电池的性能指标
• 1.端电压和电动势 • 端电压：动力蓄电池正极和负极之间的电位差。动力蓄电池在
没有负载情况下的端电压叫开路电压。 • 电动势(E)：电池上两个电极的平衡电极电位之差。
• 2.容量 • 容量是指电池在一定的放电条件下所能放出的电量，用符号C示，单位常用A·h 或mA·h表示。
• 6. 生产日期代码
•
生产日期由三位英文大写字母和数字表示。其中第一位表示年份，年份
代码按照表2-3规定使用(30年循环一次)；第二位表示月份，以十六进制数值表
示；第三位表示自然日，按照表2-4规定使用。
• 7.序列号 • 序列号代码由七位10进制数值表示，数值范围为0000000～9999999，
• 6．安全性好 • 能够有效避免因泄漏、短路、撞击、颠簸等引起的起火或爆炸等危险事故发 生，确保汽车在正常行驶或非正常行驶过程中的安全。
• 7. 价格低廉 • 包括材料来源丰富，电池制造成本低，以降低整车价格，提高电动汽车的市 场竞争力。
• 8．绿色、环保 • 要求电池制作的材料与环境友好、无二次污染，并可再生利用。 • 2010年工信部颁发了先进动力蓄电池系统规格和等级：工作温度：-20～55℃； 储存和运输温度：-40～80℃；比能量≥90W·h／kg（以电池包总体计）；最大放 电倍率≥5C；最大充电倍率≥3C；循环寿命≥2000次（单体），1200次（系统）。
是在指定生产线生产动力蓄电池包、模块、单体产品的当日顺序号。
• 8.梯级利用代码
• 梯级利用代码适用于梯级利用产品，由两位大写英文字母表示，见 表2-5。非梯级利用产品，不需标识，对于梯级利用动力蓄电池产品需 要重新按照编码规则进行编码，原动力蓄电池产品的编码需要保留。
• wenku.baidu.com.1.3 举例
• 1. 101PE052011A117AAOOO0100 • -101（厂商代码）：某动力蓄电池包生产厂商的统一分配编码； • -P（产品类型代码）：动力蓄电池包； • -E（电池类型代码）：动力蓄电池包中电池的正极活性材料主体为三元
• 放电终止电压：电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压称为终止电压，其 值与电池材料直接相关，并受到电池结构、放电率、环境温度等多种因素影响。
• 2.2.4 新能源汽车对动力蓄电池的要求
• 电动汽车对动力蓄电池的要求主要有： • 1．比能量高 • 为了提高电动汽车的续驶里程，要求电动汽车上的动力蓄电池
•
-880(生产日期代码)：梯级利用动力蓄电池模块生产日期为2018年8月31日；
•
-0002000（序列号）：当日生产的同一规格梯级利用动力蓄电池模块的序
列号；
•
-RM(扩展结构2)：蓄电池模块直接梯级利用。
•2.2 新能源汽车动力蓄电池概述
• 2.2.1 电池基本知识
• 1．电池的放电
• 电池放电是将电池内储存的化学能以电能方式释放出来的过程， 即电池向外电路输送电流。蓄电池的放电特性主要由放电深度、放 电率和连续放电时间等参数来描述。放电深度是指电池当前的放电 状态，用实际放电容量与额定容量的百分比来表示。放电率是指放 电的速率，常用时率或倍率表示。时率是指一定的放电电流放完额 定容量所需的小时数，倍率是指规定时间内放出其额定容量时所输 出电流的数值与额定值的倍数。
• 理论容量：假定电池中的活性物质全部参加电池的成流反应所能提供的电量。 • 理论容量：电池容量的最大极限值，电池实际放出的容量只是理论容量的一部分。 • 额定容量：也叫标称容量，是指按国家或有关部门规定的标准，保证电池在一定 的放电条件（如温度、放电率、终止电压等）下应该放出的最低限度的容量。
• 实际容量(C)：电池在实际应用工作情况下放出的电量。充满电的电池在一定条 件下所能输出的电量，等于放电电流与放电时间的积分。
其值为电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的
比值。荷电状态值是个相对量，一般用百分比的方式来表示，SOC的
取值为：0≤SOC≤100%。
• 9. 自放电率
•
自放电率是指电池在存放时间内，在没有负荷的条件下
自身放电，使得电池容量损失的速度，用单位时间（月或年）
内电池容量下降的百分数来表示。
电池组使用。电池组合中对单体电池性能有严格的要求，在同一组
电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽可能一致的单体电池。
• 2.2.2 电池的分类
• 1．按照工作原理分类 • 按工作原理划分，主要可分为生物电池、物理电池和化学电池三大类。 • 生物电池是利用生物（如生物酶、微生物或叶绿素等）分解反应过程中表
• 2．电池的充电
• 电池充电是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。蓄电池的充电参数主要有 充电特性、完全充电和充电率。充电特性是指充电时蓄电池的 电流、电压和时间之间的关系。
• 3．电池的极化
• 极化是电池在静止状态（对外电路的电流I=O）时，出现 的电池电压、电极电位变化的现象。电压与电流的乘积等于功 率，再乘以电池运行时间即为输出电能，所以极化现象反映了 在静止状态能量损失的大小，极化损失越小越好。
材料； • -05（规格代码）：备案的企业自定义动力蓄电池包规格代码； • -2011A11（扩展结构l代码）：备案的企业自定义动力蓄电池包的追溯
信息代码； • -7AA(生产日期代码)：动力蓄电池包生产日期为2017年10月10日； • -OOO0100（序列号）：当日生产的同一规格动力蓄电池包的序列号。
起的电阻之和。
• 5. 功率与功率密度
• 功率是指在一定的放电制度下，单位时间内电池输出的能量，单 位为W或kW。
• 功率密度又称比功率，是单位质量或单位体积电池输出的功率， 单位为W/kg或W/L。比功率是评价电池及电池包是否满足电动汽车加 速和爬坡能力的重要指标。
• 6. 荷电状态
•
荷电状态(State of Charge，SOC)描述了电池的剩余电量，
直到电池使用日才如入电解液，如镁一氯化银电池，又称海
水激活电池。
• 4.按电池所用正、负极材料分类
•
锌系列电池，如锌锰电池、锌银电池等。
•
镍系列电池，如镍镉电池、镍氢电池等。
•
铅系列电池，如铅酸电池。
•
锂系列电池，如锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池等。
•
二氧化锰系列电池，如锌锰电池、碱锰电池等。
数字0～9或字母与数字组合表示，由行业管理部门统一分配。 • 2. 产品类型代码 • 分别用大写字母P、M、C表示动力蓄电池包、蓄电池模块及单体蓄电池。 • 3. 电池类型代码 • 以电池材料类别代表电池类型，电池类型代码由一位英文大写字母表示。对于多
组分混合材料体系，采用含量最大的材料组分编写代码，存在两种或两种以上相 同含量的材料组分，以安全性较差的材料组分编写代码。
第2章 新能源汽车动力蓄电池系统
• 2.1 汽车动力蓄电池编码规则
• 国 家 标 准 GB/T 34014 — 2017 于 2017 年 12 月 发 布 ， 2018.2.1开始执行。
• 2.1.1 动力蓄电池代码结构
• 2.1.2 代码结构表示方法
• 1. 厂商代码 • 厂商包括生产厂商、梯级利用厂商、进口商，厂商代码由三位英文大写字母、
• 3. 内阻
•
电流通过电池内部时受到阻力，使电池的工作电压降
低，该阻力称为电池内阻。
• 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻两部分。
•
欧姆内阻主要由电极材料、电解液、隔膜的内阻及各
部分零件的接触电阻组成。
•
极化内阻是指化学电源的正极与负极在电化学反应进
行时由于极化所引起的内阻，它是电化学极化和浓差极化所引
现出来的带电现象所进行的能量转换，有酶电池、微生物电池和生物太阳 电池等。
• 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。
• 化学电池是将化学反应产生的能量直接转换为电能的装置，也称为化 学电源，此外还有超级电容器，它是一种介于传统电解质电容器和电化学 电池之间的新型储能元件。
尽可储存多的能量，但电动汽车又不能太重，其安装电池的空 间也有限，这就要求电池具有高的比能量。 • 2．比功率大 • 为了能使电动汽车在加速行驶、爬坡能力好负载行驶等方面能 与燃油汽车相竞争，就要求电池具有高的比功率。
• 3．循环寿命长
• 循环寿命越长，则电池在正常使用周期内支撑电动弃车行驶的里数就 越多，有助于降低车辆使用期内的运行成本。
• 2. 201MC038800002000RM
•
-201(厂商代码)：某动力蓄电池模块梯级利用生产厂商的统一分配编码；
•
-M(产品类型代码)：梯级利用动力蓄电池模块编码；
•
- C(电池类型代码)：梯级利用动力蓄电池模块中电池的正极活性材料主体
为锰酸锂材料；
•
-03（规格代码）：备案的企业自定义梯级利用动力蓄电池模块规格代码；
• 4. 规格代码
• 规格代码由两位英文大写字母、数字0～9或字母与数字组合表示，由企业 自行定义，指代不同的产品规格型号。企业需对自定义规格代码进行备案说明。
• 5. 追溯信息代码
• 追溯信息代码由七位英文大写字母、数字0～9或字母与数字组合表示，由 企业进行自行定义，对于新的动力蓄电池产品，需加入追溯信息代码，梯级利用 动力蓄电池产品，无追溯信息代码。企业需对自定义追溯信息代码进行备案说明， 不建议使用容易和数字混淆的字母，如O、I、Q、S、Z等字母。
• 12. 成本 • 电池的成本与电池的技术含量、材料、制作方法和生 产规模有关，目前新开发的高比能量、高比功率电池， 如锂离子电池，成本较高，使得电动汽车的造价也高。
• 13. 放电制度
• 放电制度是电池放电时所规定的各种条件，主要包括放电速率（电流）、终止电压和温度等。
• 放电电流：放电电流是指电池放电时电流的大小。
• 4．均匀一致性好 • 对于电动汽车而言，电池组的工作电压大多均应达到数百伏，这就要 求至少有几十到上百只电池的串联。为达到设计容量要求，有时甚至需 要更多的单体并联。
• 5．高低温性能好、环境适应性强
• 电动汽车作为一种交通工具，要求电池既要在北方冬天极冷的气温下， 又要在南方夏天炎热环境中长期稳定地工作。在最恶劣的气候条件下， 电池的工作温度可能要从-40℃变到60℃，甚至80℃。