多元复合锂电池在插电式混合动力客车中的应用
复合储能在插电式城市客车上的匹配应用
客 车 技 术 与 研 究第3期 BUS &COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.3 2018作者简介:王坤俊(1981 ),男,硕士;主要从事电动与混合动力商用车动力系统的集成㊁匹配及控制研究工作㊂复合储能在插电式城市客车上的匹配应用王坤俊,汪 伟,王文明(湖南中车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲 412007)摘 要:根据插电式混合动力城市客车对储能系统较高的性能与使用寿命要求,提出基于超级电容与锂电池构成复合储能系统的解决方案㊂通过分析与计算,确定复合储能构型及参数,并通过测试验证其使用效果㊂关键词:复合储能;超级电容;插电式城市客车;能量回收中图分类号:U469.72;U463.63 文献标志码:A 文章编号:1006-3331(2018)03-0001-04Matching Application of Hybrid Energy Storage in Plug-in City BusWang Kunjun,Wang Wei,Wang Wenming(Hunan CRRC Times Electric Vehicle Co.,Ltd,Zhuzhou 412007,China)Abstract :According to the higher performance and service life requirements to energy storage system of plug -in city bus,the authors propose a solution to hybrid energy storage system based on super-capacitor andlithium battery constitution.Through analysis and calculation,they determine the hybrid energy storage con⁃figuration and parameters,and verify the application effects by testing.Key words :hybrid energy storage;super-capacitor;plug-in city bus;energy recovery 插电式混合动力汽车具有纯电动汽车的充电及行驶功能,也有传统的内燃机,既能获得较好的节能减排效果,又具有与传统车辆相当的适用性能[1-3]㊂插电式混合动力汽车要求车载储能系统具有大功率充放电㊁高充放电效率㊁长使用寿命㊁低容量衰减等性能,同时要求具备较高的能量密度㊂目前,插电式混合动力汽车多采用电池作为储能单元,车辆的性能因电池的低比功率而受到限制[4-5]㊂插电式混合动力城市客车运行在城市公交工况下,加速及制动更加频繁,对储能单元要求更高,单一的电池储能已经不能很好地满足车辆性能及使用寿命要求,而将复合储能系统匹配应用于城市客车是解决该难题的重要方法[6]㊂1 插电式城市客车对车载储能的要求所述复合储能系统应用于10.5m 长的插电式城市客车,车辆满载质量为16500kg㊂根据驱动电机的峰值功率,考虑效率的影响,复合储能系统最大允许的充电功率P max_chg 和最大允许的放电功率P max_dis 要满足式(1)和式(2)的要求:P max_dis >P max_m /ηm +P as (1)P max_chg >P max_m ×ηm(2)式中:P as 为电动附件消耗最大功率,取15kW;ηm 为驱动电机系统平均效率,取0.92;P max_m 为驱动系统最大功率,取150kW㊂将参数代入式(1)和式(2)中,得到储能系统最大放电功率需求为165kW,最大充电功率需求为150kW㊂根据标准GB /T 34598-2017‘插电式混合动力电动商用车技术条件“要求[7],插电式混合动力汽车纯电动续驶里程必须≥50km,这是插电式混合动力汽车与普通混合动力汽车的重要区别㊂车辆纯电动续驶里程为50km(匀速40km /h 测试),根据以往积累数据,能量消耗率按照0.5kW ㊃h /km 计算,则需要配置储能系统容量不低于25kW ㊃h,考虑辅助系统消耗(不含空调约3~5kW ㊃h /h),则需要配置储能系统容1量不低于30kW ㊃h㊂按照一般城市客车使用年限要求,车载储能系统寿命为8年㊂2 复合储能系统构型分析及匹配计算2.1 复合储能配置结构由蓄电池和超级电容组成的复合储能系统,其配置结构一直是研究的热点之一,不同配置结构的复合储能系统具有各自的特点及适应性㊂1)电池和电容直接并联㊂早期的结构一般直接将两种能源并联使用[8-10],如图1所示㊂图1 直接并联式复合储能结构这种结构的优点是主电路非常简单,相比只采用蓄电池的储能系统,在储能输入输出功率快速变化的工况下,电池系统的电流曲线更加平稳且峰值电流大幅度减小,整个复合储能输出的短时峰值功率较单一蓄电池储能系统更高,从而使复合储能中的主蓄电池循环寿命更长㊂但是这种结构具有非常明显的缺陷:两种储能的电压特性完全不匹配,超级电容的潜力不能很好发挥,而且在一个短时工况结束后,存在短时持续的电池与电容之间的无效电能流动,降低了整个系统效率并增加了蓄电池的充放电时间㊂2)电池端双向DC /DC 并联㊂为了克服早期直接并联结构存在的缺点,在电池与总线间增加双向DC /DC 变换器,优化主从能源的功率分配,如图2所示㊂图2 电池端双向DC /DC 并联式复合储能结构这种结构使得储能源的功率容量提高;缺点在于动力电池的能量输入输出都要通过DC /DC 变换器,能量转换效率降低㊂为满足纯电动模式行驶需要,双向DC /DC 额定输出功率应不低于电机额定功率,从而导致其成本偏高㊂3)电容端双向DC /DC 并联㊂在电容端引入双向DC /DC 变换器,如图3所示㊂图3 电容端双向DC /DC 并联式复合储能结构 此方案优点是纯电动模式下动力电池可以直接输出,辅助动力单元可以直接向动力电池充电,充电效率高;但这种方案缺点也很明显:超级电容作为复合储能中的功率单元,主要完成快速大电流放电与充电,增加双向DC /DC 后形成瓶颈,无法发挥超级电容本身的优势,也不能体现复合储能的优势,大功率的DC /DC 意味着价格昂贵㊂4)优化的电池端双向DC /DC 并联㊂本优化方案在电池端布置DC /DC,增加功率二级管以解决纯电动模式下双向DC /DC 需求功率大的问题,如图4所示㊂图4 优化的电池端双向DC /DC 并联式复合储能结构 超级电容直接接入总线,高压回路可以保证较高的功率响应特性,满足车辆频繁加速及制动能量周转,提升了储能系统总体效率㊂此种方案缺点是:由于二极管的单向大功率,如果辅助动力单元或者电制动回馈向动力电池充电,则充电功率受到双向DC /DC 功率的限制㊂但是考虑到插电式混合动力车辆的2客 车 技 术 与 研 究 2018年6月动力电池设计主要由外部进行充电而非采用辅助动力单元进行充电,另外,在公交工况下,一次制动能量回收有限,大部分都可以由超级电容完全回收,不需要回馈到动力电池,所以此方案的缺点在实际运行中完全可以避免㊂2.2 复合储能匹配计算根据整车对储能的要求,并结合复合储能构型,超级电容需要满足单次车辆制动能量回收需求,动力电池配置容量需要满足车辆纯电动行驶50km要求㊂2.2.1 超级电容配置容量计算在复合储能系统中,超级电容主要用来满足车辆加速和制动能量回收需求㊂为实现储能系统效率与成本最优,超级电容需要配置容量满足至少1次制动能量回收需求㊂设m为整车满载质量(取值16500kg),W d为车辆动能,W f为滚动阻力F f的能耗,W w为风阻F w的能耗,W为实际可回收电能,S为制动距离,ηT为传动效率(传动效率0.9~0.98,取值0.98),η1为制动能量利用率(制动能量利用率基本<0.9,取值0.9),ηm 为电驱动系统能量转换效率(电驱动系统综合能量转换效率<0.92,取值0.92)则:W d=mv20/2,W f=F f×S,W w=F w×S(3) W=(W d-W f-W w)×ηT×η1×ηm(4)车辆满载㊁车速40km/h情况下,通过式(3)的预先计算,再由式(4)可得电制动可回收制动能量W =0.2736kW㊃h㊂设超级电容配置可使用电量W C= 0.2736kW㊃h,超级电容容量为C,U max㊁U min分别为超级电容最大㊁最小允许使用电压,则W C=C(U2max-U2min)/(2×3.6×106)㊂根据系统电压平台,其工作电压为DC320V~ DC540V,由上式可计算出超级电容容量最少需求为10.41F㊂选用3000F/2.7V超级电容单体,18个单体串联构成48.6V模块,12个模块串联构成超级电容储能系统㊂理论上其最大容量为13.89F,最高电压为DC583V,最大允许充放电电流为500A(接触器使用寿命限制的电流限值),在整车360V额定电压下最大充放电功率达到180kW,满足整车充放电功率要求㊂2.2.2 动力电池选型与参数综合比较,选用磷酸铁锂电池作为复合储能电池单元㊂磷酸铁锂电池是一种化学电池,循环寿命长达2000次以上,具有较高性价比,容量大且没有记忆效应,可随充随用不需要先放完再充电[11],使用起来更加便捷㊂磷酸铁锂电池能量密度高但不适合大电流充放电,大电流充放电会造成蓄电池的使用寿命缩短㊂匹配超级电容形成复合储能系统可以很好地弥补磷酸铁锂电池大电流充放电能力的缺陷㊂本项目选择国内某电池企业生产的磷酸铁锂电池,电池系统参数为100Ah/307V,正常工作电压范围为DC250V~DC360V㊂2.3 测试验证图5是实际工况下超级电容㊁动力电池的充放电电流曲线,超级电容最大充放电电流达到300A,动力电池最大充放电电流60A㊂(a)超级电容充放电电流(b)动力电池充放电电流图5 公交工况下超级电容㊁动力电池充放电电流 通过对图5中的数据进行积分计算,得知实际工况中,车辆运行百公里储能系统充电能量为81.684 kW㊃h,放电能量为85.217kW㊃h,其中,超级电容承担了充放电总能量的70.7%,动力电池承担了充放电总能量的29.3%㊂因此增加超级电容构成复合储能后,相当于动力电池寿命延长了2倍以上,考虑大电流充放均由超级电容完成,电池工作在理想的小电流充放状态中,电池实际寿命预计会更长[12],而超级电容具有良好的功率特性及百万次充放寿命,复合储3 第3期 王坤俊,汪 伟,王文明:复合储能在插电式城市客车上的匹配应用能系统完全可以满足车辆8年生命周期应用需求㊂3 结束语插电式城市客车因在启动㊁加速㊁制动㊁停车几种状态中频繁切换,对储能系统有较高的功率特性需求及寿命要求,按照当前电池技术发展水平,采用单一的电池储能难以满足实际使用要求,车辆生命周期内储能更换成本较高㊂本文提出了一种采用电池与超级电容通过双向DC/DC构成的复合储能系统,不仅能够提升储能系统综合效率,且理论上可以延长电池使用寿命的2倍以上,从而实现储能系统满足车辆生命周期使用要求㊂参考文献:[1]WENCONG S,JIANHUI W,KUILIN Z,et al.Model pre⁃dictive control-based power dispatch for distribution system considering plug-in electric vehicle uncertainty[J].Electric Power Systems Research,2014,106(1):29-35. 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插电式混合动力汽车复合电源系统研究
插电式混合动力汽车复合电源系统研究插电式混合动力汽车复合电源系统研究随着全球对环境保护的不断关注和对汽车燃油经济性的要求越来越高，插电式混合动力汽车作为一种理想的解决方案越来越受到人们的关注。
插电式混合动力汽车不仅能够减少排放，节能环保，还能兼顾动力性能和行驶里程。
而作为插电式混合动力汽车的关键技术之一，复合电源系统的研究和优化对于插电式混合动力汽车的发展具有重要意义。
复合电源系统是指由不同的电池类型组合而成的电源系统，可以在插电式混合动力汽车中提供稳定可靠的电能供应。
目前，常用的复合电源系统主要包括锂离子电池和镍氢电池的组合。
这种复合电源系统结合了两种电池的优点，提高了整体的能量密度和功率密度，满足了插电式混合动力汽车高能量需求和高功率需求的特点。
对于复合电源系统的研究，首要任务是对整个电池组的设计和优化。
电池组中的单体电池数量和排列方式需要根据插电式混合动力汽车的需求进行选择。
此外，电池组的电池管理系统（BMS）也是非常重要的一部分。
BMS可以实时监测电池的状态，包括电压、电流、温度等，以保证电池运行的安全性和稳定性。
另外，BMS还能进行电池的均衡控制，提高电池组的寿命。
复合电源系统的另一个关键问题是如何在驱动过程中实现电池和发动机之间的协调工作。
在插电式混合动力汽车中，电池不仅需要给电动机提供能量，还需要给发动机供应动力。
因此，电池的状态和发动机的负荷需要进行精确的控制。
通过电池和发动机之间的协调工作，可以实现电池的合理利用和发动机的动力输出。
此外，复合电源系统的可靠性和安全性是需要重点关注的。
插电式混合动力汽车的电池系统一旦出现故障或失效，不仅会影响到车辆的正常使用，还会对乘车人员的安全构成威胁。
因此，对于复合电源系统的可靠性和安全性要进行严格的测试和验证，确保其能够在各种复杂的工况下正常运行。
最后，复合电源系统的经济性也是需要考虑的因素之一。
插电式混合动力汽车的成本相对于传统汽车仍然较高，因此，电池组的成本和性能对整个系统的经济性有着直接的影响。
恒通电动快速充电插电式混合动力技术路线
相 比传 统的磷酸锂 电池 组 ，采用可
以快 充 的 多 元 复 合 锂 电 池 技 术 ， 电 池组 重量 可减轻４ ０ ％，提 高 了 安 全 性 ，增 大 了载客 容量 。
恒 通 电动插 电式 混合 动 力客车 进行 道 路试验
利 。只需在公交起 点站或终点站修 动 力 客 车 选 择 了 世 界 主 流 的 同 轴 并
实现发动机 、纯 电动机 和混合动力 力 客 车 需 要 频 繁 地 对 电池 进 行 充 电 三 种 模 式 运 行 ，并 可 灵 活 匹 配 三 种 不 同ＡＭＴ自动 变 速 器 ， 以适 应 不 同 路 况 要求 。 与 放 电 ，意 味着 电池 的 充 放 次 数 较 多 ，对 电池 在 大 充 放倍 率 下 的 循环 寿 命 也 有 更 高 的要 求 。 对 插 电 式 混 合 动 力 客 车 而 言 ， 由于 同时 具 有 纯
时 ，动 力 电池 常 处 于 非 周 期 性 的 充 池 作 为 储 能 系 统 。 多 元 复 合 锂 电 池
过 充 、过 放 、 重 物 撞 击 、跌 落 、 挤 压 、针 刺 、 高 度 模 拟 、加 热 等 在 内
的９ 项安全测试 ，全面符合 国家ＱＣ ／ Ｔ ７ ４ ３ — ２ ０ ０ ６“ 电动汽车用锂离子蓄
电 、超 长循 环 寿命 的特 点 。
驱 动 电机 的性 能 ，从 而影响整车性
多元 复 合 锂 电池 成 组 已经 通
强 制检 验 。检 验 测试 中 包 括 短 路 、
２ ０１ ４ ． ７人 民公 交 ６１
过 了 国 家 客 车 质 量 监 督 检 验 中 心 的 能 。混合 动力客车驱 动系统在 工作 动力客 车 ，采用新 型多元复合锂 电
锂电池在新能源汽车中的应用
锂电池在新能源汽车中的应用摘要：动力锂电池具有非常高的能量存储密度，能够有效提升新能源汽车的续航能力，提高新能源汽车性能，同时其在环保节能性能方面也极其良好，对于实现汽车行业的可持续发展以及环保节约型社会建设都有着积极的促进作用。
因此文章就对磷酸铁锂电池和三元锂电池在当下新能源汽车应用进行了探讨分析。
以供参考。
关键词：新能源汽车；磷酸铁锂电池；三元锂电池；应用1磷酸铁锂电池在新能源汽车中的应用磷酸铁锂电池所用的正极材料为磷酸铁锂，其具有耐高温、耐久性强等优点同时，由于其中不含有贵金属，所以其价格也相对低一点，在当下是最为主要的新能源汽车动力电池。
如图1所示为磷酸铁锂电池的结构式示意图，左侧为LiFePO4，呈橄榄石结构，中间和右侧则分别为复合膜和石墨。
正极和负极分别与铝箔和铜箔连接。
在充电过程中正极中会分解出锂离子，之后再由电解质移动到负极，嵌入碳层的微孔中；在放电过程中，碳层微孔中的锂离子，又会通过电解质回到正极。
在此过程中，锂离子返回正极的量与电池的放电容量成正比例关系。
图1磷酸铁锂电池内部结构作为锂电池，正负极材料的性质直接影响电池的综合性能，以磷酸铁锂为正极的锂电池虽然在近几年来才迅速发展，但是其在安全性、耐久性、价格等方面的优势导致其成为当下行业中的热门。
在现阶段，以该类电池作为动力电池的企业在整个企业中占比超过30%，并且增长极其迅速。
尤其是比亚迪在磷酸铁锂电池方面的研发速度非常快，在该方面取得了极大的技术成果，比亚迪所生产的新能源车辆已经远销欧美国家[1]。
比如刀片电池，其属于超级磷酸铁锂电池，与以往的磷酸铁锂电池相比，该类电池的排布如同刀片插入电池包，因此被叫做刀片电池。
该电池将动力电池的电芯加长，使单个电芯形状扁平、窄小，可通过多个“刀片”捆扎形成模组，通过该种结构，能够有效促进电池能量密度的增加。
但是该类电池的生产难度相对较高，极片涂布、辊压难度非常大，在制造中必须具备极高的精度和速度。
锂电在电动汽车中的应用
锂电在电动汽车中的应用锂离子电池的应用是电动汽车的发展趋势，具有无污染、绿色环保、性能好等优势。
为更好的研究锂电池在电动汽车中的应用性能，文章以磷酸铁锂电池电动汽车为研究对象，具体分析电动汽车锂电池的充电和放电性能，为锂电池在电动汽车中的应用提供参考。
标签：锂离子电池；电动汽车；性能；应用我国科技部制定的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》表明，中国汽车未来发展的主要方向是小型化和汽车电气化，电动汽车产业链将得到快速发展[1]。
传统汽车将汽油和柴油作为燃料，电动汽车则采用环保型电池作为动力，尤其是锂离子电池，具有无污染、绿色环保的性能。
电动汽车锂电池技术目前是各国能源、环境、交通等部门研究的重点领域，锂电子在电动汽车中的应用性能得到充分开发，有利于推动电动汽车产业的健康发展。
1 锂离子电池1.1 锂离子电池的发展电动车最早出现于1881年，是由法国人斯塔夫·土维制造的，并在汽车市场上掀起一阵潮流，发展至今已经占据汽车制造业较大的市场份额。
电动汽车发展之初，由于内燃机技术完善且石化能源廉价，因此电动汽车并没有显示出发展优势，直至19世纪70年代，电动汽车经历三次发展变革，期间电动汽车电池技术得到显著进步。
第一发展阶段为19世纪70年代，铅酸电池技术发展完善；19世纪90年代起，电动汽车镍氢电池技术发展完善；2009年后锂离子电池脱颖而出。
1.2 锂离子电池的优点化学能通过电池直接转化为电能，因此电池成为电动汽车的主要动力装置，电池简单分为原电池和蓄电池，其中原电池包括锌锰电池、碱锰电池等，这类电池不可充电、不可循环使用；蓄电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池，这类电池可循环使用、可充电。
电池性能的高低直接影響电动汽车的应用效果，电动汽车需要配备高质量、高性能、高比功率的电池，同时充电速度要快，具备深度放电功能，生产成本不能太高，能够多次使用有效延长使用寿命。
目前，我国电池技术的研究和发展还不完善，这是阻碍电动汽车发展的重要因素，因此电动汽车的电池性能至关重要。
多元复合锂离子动力电池-概念解析以及定义
多元复合锂离子动力电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：多元复合锂离子动力电池是一种利用多种正极材料和电解液配方组成的先进动力电池。
它具有高能量密度、高功率和长循环寿命等特点，逐渐成为新一代动力电池技术的研究热点。
本文将对多元复合锂离子动力电池的特点、制备工艺和材料选择，以及应用前景和发展趋势进行详细的探讨，并对未来的发展做出展望。
1.2 文章结构本文将从多元复合锂离子动力电池的特点、制备工艺和材料选择、以及应用前景和发展趋势三个方面进行论述。
首先，将介绍多元复合锂离子动力电池相较于传统电池的特点和优势，包括其高能量密度、长循环寿命、安全性等方面的特点。
其次，将详细探讨制备工艺和材料选择对多元复合锂离子动力电池性能的影响，包括正极材料、负极材料、电解质等方面的选择和制备技术。
最后，将对多元复合锂离子动力电池在各个领域的应用前景和发展趋势进行展望，包括新能源汽车、储能设备等领域的发展潜力和市场前景。
通过对以上内容的深入探讨，旨在全面了解多元复合锂离子动力电池的特性、制备技术和应用前景，为未来研究和应用提供理论基础和实践指导。
1.3 目的本文旨在探讨多元复合锂离子动力电池的特点、制备工艺和材料选择以及应用前景和发展趋势。
通过对多元复合锂离子动力电池的深入研究和分析，旨在为电池行业的发展提供新的思路和方法，推动锂电池技术的进步与创新。
同时，通过对未来展望和结束语的陈述，希望能够为相关领域的研究者和从业者提供参考和启发，促进多元复合锂离子动力电池技术的广泛应用和发展。
2.正文2.1 多元复合锂离子动力电池的特点多元复合锂离子动力电池是一种结合多种不同材料进行复合的锂离子电池，具有以下特点：1. 高能量密度：多元复合锂离子动力电池采用多种不同材料进行复合，可以有效提高电池的能量密度，提高电池的续航能力，使其在特定体积或重量下具有更高的能量存储能力。
2. 高安全性：由于多元复合锂离子动力电池采用了多种不同材料的复合结构，可以有效减少电池在充放电过程中的热量积累，提高了电池的安全性，减少了爆炸和火灾的风险。
三元锂电池在新能源汽车上的设计与应用
122AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车三元锂电池在新能源汽车上的设计与应用呼升安徽省汽车工业学校 安徽省合肥市 231131摘 要： 近年来在我国汽车行业快速发展的过程中新能源汽车已经成为大趋势，我国在燃料电池汽车、纯动力汽车方面也制定了很多扶持政策，目前新能源汽车的续航里程有所增加，电池技术水平不断提升，尤其是锂电池，不仅能量密度高，还不会出现记忆效应问题，循环性能良好，应用的时间周期很长，受到了广泛的重视。
为促使新能源汽车的良好发展，本文研究三元锂电池在新能源汽车上的设计和应用，提出几点对策建议，旨在为其后续的长远发展夯实基础。
关键词：三元锂电池 新能源汽车 设计 应用当前我国已经为新能源汽车产业提供了战略支持，作为新能源汽车的三电系统核心部件，三元锂电池的应用性能、质量直接影响整体车辆的性能，甚至会对行业发展产生影响，因此必须要合理进行设计和应用，确保新能源汽车行业的良好发展进步。
1 三元锂电池在新能源汽车中应用的价值1.1 三元锂电池分析锂元素在自然领域中属于重量最低、原子质量最小的金属，能量比较高，性质非常活泼，很容易失去电子被氧化成为Li +，其中的标准电极电位极为-3.045V，电化学当量是0.26g/Ah。
对于三元锂电池而言其中的正极是由锰、钴、镍所组合而成，这三种过渡金属氧化物的比例有所不同，镍占有80%，具有影响电池设备存储电量容量的作用，锰占有10%，直接影响着电池的稳定性，钴占有10%，有着影响电池倍率高低的作用。
并且三元锂电池中的正极材料还涉及到磷酸铁锂成分、钴酸锂成分、钛酸锂成分、锰酸锂成分等等，和普通的正极材料相比可以将各类材料的优势全面整合，提升正极部分的稳定性、可靠性，并且各类纳米材料的薄层周期性交替生长，能够形成具有一定秩序、规则的多层结构，也就是超晶格结构。
目前我国所生产的三元锂电池在应用的过程中性能良好、安全性较高，具备一定稳定性，能量密度也很高，可以起到高倍率放电的支持作用，成本较为适中，有着很大的市场发展前景和潜力。
锂电池在新能源汽车中的应用
锂电池在新能源汽车中的应用摘要：中国的经济持续发展，使人们的生活质量得到了极大地改善，人们的生活方式也随之改变。
以前，大部分人都是骑自行车或公交的。
许多家庭如今拥有了自己的车。
汽车以常规能源为动力，产生了大量的温室气体，并对环境产生了一定的影响。
因此，对新型能源在汽车能源领域的应用进行深入的研究是十分必要的。
新能源汽车在国内的应用越来越成熟，越来越受到市场的青睐。
锂离子电池是新型汽车的重要动力来源。
文章对其在新能源车辆方面的应用进行了探讨。
关键词：新能源汽车；锂电池技术；汽车电池锂电池的好坏直接关系到新能源汽车的使用寿命和质量。
锂电池是一种新的材料，也是一种新的能源。
过去，锂电池是一种小型储能系统的动力来源，但是它的适用范围没有今天这么广泛。
随着锂离子电池的材料问题逐渐被解决，其优势逐渐显现并被广泛地运用。
目前，锂离子电池面临的主要问题是薄膜锂电池。
目前，国内的研究与生产条件尚不健全，对新能源汽车的发展造成一定的阻碍。
一、新能源汽车核心部件锂离子电池在新能源汽车发展中，动力锂电池是一个非常关键的环节。
当今世界，都在关注环保这个问题[1]。
人类的发展不仅带来了严重的环境问题，而且还带来了相当严峻的能源状况。
为了解决这个问题，世界上正在逐渐将发展重点转向环保与能源安全。
与燃油车相比，新能源车更具环保优势，主要包括电控系统、电机、电池等，而锂电池在市场上占有重要地位。
锂电池在手机、便携设备中得到了广泛的应用，但因其在环保、能源方面的巨大压力，以及其资源的丰富、价格低廉、性能优良等诸多优点，将会是新能源汽车发展的重要动力来源。
二、国内外锂离子电池技术整合创新现状及其存在问题（一）我国锂离子电池技术创新状况虽然我国的锂离子电池经过十几年的发展，已经形成了一条完整的产业链，但从国内的情况来看，国内的锂离子电池产业并不是很集中，与发达国家相比还有很大的差距。
我国的锂离子电池产业在创新方面取得了一定的成绩，但与发达国家相比仍存在着一定的差距。
海格新一代插电式混合动力客车值得信赖
液 、 外 壳 铝 合 金 带 翅 片 加 空 调 引 风
管 结 构 ，多 项 技 术 升 级 保 障 了可 靠 性 和安 全性 的 更佳效 果 。 同 时 ，升 级 后 的 一 体 式 高 性 能 锂 电 池 重 量 减 轻 ， 而且 倍率 更 高 ， 外接 充 电 时 间 更 短 ， ｌ ５～２ ０ 分 钟 即 可 充 满 电 。此 电池 可 实 现 大 功 率 的
了 自己的 隐忧 。
能 多 元 复 合 锂 离 子 电 池 作 为 储 能 系
足 公 交 车 行 驶 要 求 的 大 功 率 充放 、 长 达８ 年 的 循 环 寿 命 、 更 加 安 全 可 靠 。 多 元 复 合 锂 电池 采 用 热 传 导 效
如 何 提 升 新 能 源 客 车 的 可 靠 性 统 ，即取 消 超级 电容＋电池结 构 ，满
高 峰 时 ，人 多 数 乘 客 赶 着 上 班 ，就 式 ， 具 有 动 力 强 、 能 耗 低 、 效 率 高 、故 障 低 等 特 点 ， 以 领 先 的 节 能
（ 全 电池 ）储能 系统 ，通过 技术升
级 ， 减 少 了存 在 一 定 安 全 隐 患 的 高
压 连接 点 及 转 换 点 ， 同 时 更 加 注 重 电器 件 的 冷 却 、 防护 。 如 高压 仓 风 扇 数 量 增 加到 ３ 个 ，并增 大 排 风 口， 提 高散 热 效 率 ； 采用 内 部 绝三
率 超 高 的 、带 散 热 片 的 铝 合 金 外 壳
代 插 电式 Ｉ Ｓ Ｇ技 术 在 节 能率 达 Ｎ ４ ｏ ％ 进 行 全 密 封 包 装 ，将 内 部 电芯 浸在
混合动力客车常用储能元件及应用方案
混合动力客车常用储能元件及应用方案作者：林剑健来源：《海峡科学》2010年第12期[摘要] 混合动力客车已成为现阶段实现节约燃油消耗、改善城市环境的有效举措之一。
储能元件作为混合动力系统关键技术之一，实际使用中的成熟、可靠性一直是人们关注的重点。
当前混合动力客车采用的储能元件主要有超级电容和电池，依据不同的能量耦合方式，实际采用的方案有：纯超级电容、纯电池、超级电容与电池。
选择何种储能应用方案，很大程度的影响了混合动力客车制造成本、安全可靠及动力性等性能指标。
[关键词] 混合动力客车；储能元件；应用方案能源与环境已成为目前全球最关注的问题之一，自2009年我国“十城千辆”正式推广示范以来，低碳节能受到了国内各界的广泛关注，越来越多的客车企业都积极的投身到研究节能与新能源车型的洪流当中，而混合动力客车更是其中的被研究的主角。
混合动力车型具有节能、低排放、少污染、清洁、低噪声等多项优点。
除了电机、电控系统外，当前的混合动力客车的另一个关键技术在于储能元件。
目前混合动力车型使用的储能元件主要分为两种：超级电容和电池。
它们具有不同的性能与特点，各有优缺点；超级电容具有优异的功率性能，而电池具有良好的储能性能。
近年来，随着混合动力技术的推广创新，在储能元件的应用方面也是不断的发展。
目前在实际的使用中，主要有3种储能方式：①使用超级电容作为储能；②使用电池作为储能；③将两者结合起来，采用超级电容+电池的结构。
对于不同的使用场合，选用不同的储能方式，扬长避短，是实现混合动力客车储能方案优化的有效途径。
1 超级电容1.1 超级电容的分类超级电容也称为双电层电容、黄金电容、法拉电容和电化学电容等，是一种介于电解质电容器和电化学蓄电池之间的新型的储能装置。
其是依靠电解质与电极接触界面上形成的特有的双电层结构储存能量。
它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
在轻度混合动力汽车中利用G_aN_实现双电池管理
图１ ４８ Ｖ轻度混合动力系统ISG负责车辆的动力供应、车辆启动以及制动期间的能源回收。
除了没有12V交流发电机，系统的12V电池部分保持原样。
由于ICE中没有12V电源发电机，因此需要使用双向转换器实现48V系统与12V系统之间的电源转换。
2 MHEV双向转换器工作该双向转换器具有多种工作模式。
在车辆启动期间，ISG由48V锂离子电池供电。
如果48V电池电量不足或无法提供足够的电力（例如，由于低温），转换器将在升压模式下工作，利用12V电池提供额外的22ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD2020.11Copyright©博看网. All Rights Reserved.都更小，从而减少电源开关、导体和电感上的应力图２ 双向转换器 － 单相图３ 交错式配置中的多相降压 － 升压转换器此类转换器中的主要模块包括电源断路开关、降压-升压半桥、电流感测级、主电感和负载断路开关。
同步降压-升压转换器实际上是将两个开关电路合并成单级电路。
电源开关控制主能量转换元件（电感）中的电流流动。
电感电流是需要控制的主要变量，因为它对确保出色的系统精度至关重要。
电感电流的方向决定了电源电流方向，从而决定了接收电流的电池。
系统控制器通过生成适当的开关模式来确定电流方向（参见图4）。
4 转换器设计表1中概述了所需的主要电路元件。
电源断路级和负载断路级都可使用分立式MOSFET或集成式MOSFET功率模块。
这些级的主要用途就是通过使用背靠背开关配置，将每个交错级的输入和输出分别与其他级以及48V（源）和12V（负载）电池隔离开来。
由于这些MOSFET均在浮动电压电势下工作，每个器件均由具有高压侧驱动功能的栅极驱动器控制。
性，因此必须能够图４ 基本的降压－升压转换Copyright©博看网. All Rights Reserved.23 2020.11图５ 基于汽车功率模块的设计安森美半导体的这款集成式功率模块采用符合AEC要求的小型封装，具有低热阻、低内部电阻和更高的EMI性能。
锂离子电池在新能源汽车中的应用与发展探讨
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锂离子电池在新能源汽车中的应用与发展探讨
锂离子电池在新能源汽车中的应用可以从以下几个方面进行探讨。
首先，锂离子电池作为新能源汽车中的主要动力源，被广泛应用于纯电动汽车和插电式混合动力汽车中。
相比于传统的铅酸电池和镍氢电池，锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命，能够满足新能源汽车的行驶需求。
其次，随着技术的不断创新和优化，锂离子电池的能量密度得到了大幅提升，从而为电动汽车的续航里程带来了明显提高。
此外，锂离子电池还具有环保、低噪音、低成本等优点，使其成为新能源汽车领域的理想选择。
在锂离子电池的发展方面，目前仍存在一些技术挑战。
例如，电池组的管理系统仍需要进一步完善，以确保电池的可靠性和安全性。
同时，随着新能源汽车市场的不断扩大，对锂离子电池的需求也在不断增加，如何提高生产效率和降低成本也是需要解决的问题。
此外，随着新型材料和工艺的不断涌现，锂离子电池的研究和发展也在不断推进，未来可能会出现更加高效和环保的电池技术。
总之，锂离子电池作为新能源汽车领域的主流动力电池之一，具有广阔的应用前景和发展空间。
随着技术的不断提升和创新，锂离子电池将会在新能源汽车行业中发挥更加重要的作用。
一种混合动力客车用动力电池系统[实用新型专利]
![一种混合动力客车用动力电池系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c1bd18626529647d2628529a.png)
专利名称：一种混合动力客车用动力电池系统
专利类型：实用新型专利
发明人：唐浩,刘力,李加旭,徐雷鸣,成军,任洪涛,李鹏程,蔡科昱
申请号：CN201420451575.0
申请日：20140812
公开号：CN203974517U
公开日：
20141203
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种混合动力客车用动力电池系统，它包括动力电池包A、动力电池包B 和电池组配电盒，所述的电池组配电盒包括一组电源输出端子和一组或多组电源输入端子，所述的动力电池包A和动力电池包B均分别设有一组电源输出端子，每组电源输入端子或电源输出端子均设有高压正极端子和高压负极端子，动力电池包A和动力电池包B分别通过线束与电池组配电盒的电源输入端子连接，电池组配电盒的电源输出端子与混合动力客车的高压配电箱连接。
本实用新型采用多个结构及参数一致的电池包并联的结构，互换性好，在部分电池出现故障时，混合动力客车还能正常工作，且允许只更换其中部分电池包，减少维护时间，提高动力电池系统可靠性。
申请人：成都易默生汽车技术有限公司
地址：610100 四川省成都市成都经开区龙泉总部经济港F8-5
国籍：CN
代理机构：成都金英专利代理事务所(普通合伙)
代理人：袁英
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HEV-PHEV应用
最优异的充电性能
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独一无二的钛酸锂材料LpTOTM 完美解决“析气”问题
Electrolyte Electrolyte
.
掺杂金属 Ti 钛原子
LTO
LpTOTM
6
LpTO Technology
微宏动力 仝志明
博士
应用技术需求
混合动力大巴典型工况
250 200 电池组充放电电流，A 150 100 50 0 -50 15:11:26 15:17:26 15:23:26 15:29:27 15:35:27
-100
-150 -200
©2012 Microvast, Inc. All Rights Reserved. Confidential
2. 多元复合锂电池
石墨负极充电倍率有限、寿命短；
1 2
比表面积达到传统石墨20倍以上； 由于通道大幅度增加，迁移通道缩短，有利于锂离子快速嵌入和脱 出，从而实现快速充电的能力。同时提高电池的寿命和安全性。
碳材料上新增的孔道，增加 了Li+的嵌入通道20倍以上 Li+嵌入 方向
传统石墨负极与多孔碳SEM表面形貌比较
4 3.5 3
3.9 电压, V
1C 11C 22C
电压, V
6C 4C 2C
1C
3.4
2.9
2.4
2.5 0 2000 4000 6000 容量, mAh 8000 10000
1.9 0 2000 4000 6000 容量, mAh 8000 10000
快充插电式
每次充电仅需10分钟； 公交车每天可以插充4-6次，实现
考虑锂电池寿命的插电式混合动力客车能量控制策略
考虑锂电池寿命的插电式混合动力客车能量控制策略王文明;彭再武;宋超;文健峰;杨杰君;文多【期刊名称】《控制与信息技术》【年(卷),期】2018(000)001【摘要】为了提高锂电池储能系统的使用寿命,提出了一种串联插电式混合动力客车能量控制策略,其在电量维持阶段,整车控制采用功率跟随的控制策略,并统计锂电池充放电Ah量变化,控制辅助动力单元功率输出大小,实现动力系统电量自平衡;根据车辆每天运行里程以及流经锂电池的Ah量,自动调节锂电池系统的充电电流到达限值,从而控制流经锂电池的能量,延长锂电池寿命,满足车辆全寿命周期充放电次数的目标。
经评估,在制动工况极度频繁的条件下,虽然车辆油耗有一定程度的提高,但是其全寿命周期使用成本更低。
【总页数】6页(P46-51)【作者】王文明;彭再武;宋超;文健峰;杨杰君;文多【作者单位】湖南中车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007;湖南中车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007;湖南中车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007;湖南中车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007;湖南中车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007;湖南中车时代电动汽车股份有限公司,湖南株洲412007【正文语种】中文【中图分类】U469.72【相关文献】1.插电式快速充电混合动力客车系列报道二：恒通电动快速充电插电式混合动力技术路线 [J], 俞恒2.插电式快速充电混合动力客车系列报道二：恒通电动快速充电插电式混合动力技术路线 [J], 毕晓燕;贺莉3.多元复合锂电池在插电式混合动力客车中的应用 [J], 康燕语4.插电式气电混合动力客车控制策略优化 [J], 何锋;李欢;吴海波;蒋雪生5.插电式快速充电混合动力客车系列报道一:插电式混合动力客车大势所趋 [J], 毕晓燕;贺莉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
锂离子动力电池及其在汽车上的应用
0.728
表5-2不同放 电深度充电 试验参数
图5-9 锂离子20℃，0.3C 恒流锂离子电池充电曲线
❖ 结论：
❖ ①随放电深度增加，充电所需时间增加，但平均 每单位容量所需的充电时间减少，即充电时间的 增加同放电深度不成正比增加。
❖ ②随放电深度增加，恒流充电时间所占总充电时 间比例增加，恒流充电容量占所需充人容量的比 重增加。
0.740
50 159.07 50.32 220.52 214.47 218 34 17.0 4.36
0.742
60 188.33 60.08 263.39 260.99 252 45 22.5 4.20
0.722
80 249.76 80.35 344.4 342.90 318 72 35.67 3.98
锂离子电池负极材料
❖ 负极材料是决定锂离子电池综合性能优劣的关键 因素之一，比容量高、容量衰减率小、安全性能 好是对负极材料的基本要求。
图5-6锂离子电池的负极材料
❖ 石墨是锂离子电池碳材料中应用最早、研究最多 的一种，其具有完整的层状晶体结构。石墨的层 状结构，有利于锂离子的脱嵌，能与锂形成锂一 石墨层间化合物，其理论最大放电容量为 372mA·h／g，充放电效率通常在90％以上。 锂在石墨中的脱／嵌反应主要发生在0～0 .25V 之间(相对于Li+/Li)，具有良好的充放电电压平 台，与提供锂源的正极材料匹配性较好，所组成 的电池平均输出电压高，是一种性能较好的锂离 子电池负极材料。
❖ 锂离子二次电池正极材料是具有能使锂离子较为 容易地嵌入和脱出，并能同时保持结构稳定的一 类化合物——嵌入式化合物。
❖ 被用来作为电极材料的嵌入式化合物均为过渡金 属氧化物。
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２．２ 整车参 数
本搭载多元复合锂电池插 电式混合动力样车 是以 １２ ｉｎ传统公交车作为基础车设计 的，其整车 参 数如 表 ３所 示 。
动力性 指标 如 下 ： １）爬坡 最低 车速 ｉ ＞１０ ｋｍ／ｈ； ２）最 大爬坡 度 为 ２０％； ３）节油 率达 到 ４５％以上 。
２．３ 储 能元 件选型
第 ２期
康燕语 ：多元复合锂电池在插电式混合动力客车中的应 用
１１５
储 能元 件充 电 。 车 速 高 于 ２２ ｋｍ／ｈ时 ，离 合 器 闭 合 ，发 动 机 、
ＩＳＧ电机和驱动电机同轴工作 ，共 同驱动整车。 ２．１．２ 系统主 要部 件技 术参 数 （见表 ２）
表 ２ 主要部件技术参数
一 车 速 ，ｋｍ／ｈ； Ｓ一 行驶 距离 ，ｋｍ。 ３）储能元 件 选型 混合动力 系统选定驱动 电机及 附件 电机 电压平
９．８×ｃ０ｓ（１１）×０．００９３８＋
＝ １１０ ｋＷ
式 中：叼ｒ－＿一 机械传动效率 ；
ｌ×１０ 台为 ２２０ Ｖ，初步选定多元复合电池额定电压平台 ３４０ Ｖ，整体容量 为６６ Ａ·ｈ，总 电量为 ２２．４４ ｋＷ ·ｈ。 根 据 多 元 复合 电池 特 性 ，电池 可 用 电量 为 总
（上接 第 １０６页 ）
也相对较高 ，成本 因素成为该机构普及使用的最
表 ｌ简单汇总了各类铰链结构的优缺点和适
大瓶 颈 。
用 范 围。
表 １ 各铰链机构总结
图 ７ 四连杆平移机构
１．密封胶条 ；２弯臂 总成 ；３．门板 总成 ；４．连接 件 ；５．稳定 杆总成
４ 结束语
通 过上 述 分析 ，对 各类 型铰 链简 要 总结 如下 ： 平 移式 四连 杆 铰链 自身 强度 好 ，舱 门受力 均匀 、变 形小 ，但安装工艺复杂 、成本偏高 ，适用于高端客车 宽 大舱 门 ；综合 改进 型 合页 铰链 结构 简单 、装 配工 艺性 好 、成 本低 、性 能可靠 ，适用 于大部分客 车 的舱 门 ；橡 胶铰链 局 限性 较 大 ，适 用 于要 求较 低 的小舱 门 ，设 计 时可根据 实际舱 门大小 和舱 门用途 以及 密 封要求 、成本制约等多方面条件综合考虑选择。
１）电池 组 十 分 钟 快充 的能 力 ，车 辆 每天 能 够 快 充 多 达 ６次 ，每 天 可多 利用 ７０ ｋＷ ·ｈ的 电能 ，相 对 慢 充 电 池 组 而 言 能 减 少 ３０％的 油 耗 及 尾 气 排 放 ；
２）充 电桩利用效率高 ，单个充 电桩全天可充 电多 达 ９Ｏ车次 ，是 慢 充桩 的 ｌ０倍 ，这 意 味着 充 电
参考 文献 ： 【１］陈清泉 ，孙逢春 ，祝嘉光 ．现代 电动汽车技术［Ｍ】．北京 ：ＪＬ京理工大学 出版社 ，２００２． 【２】张汝辉 ，董钊志 ．超级 电容在混合 动力 电动客车中的应用 ［Ｊ］．福建 工程 学院学报 ，２００７，５（Ｓ１）：４４－４６ ［３】余志生 ．汽车理论【Ｍ】．北京 ：机械工业 出版社 ，２０００：５７—７０．
荷 为满 载质 量 的 ６５％、平 均车 速 为 ４０ ｋｍ／ｈ时纯 电 功率所 需 １１０ ｋＷ 需求 。
１１６
机 电技术
２０１６年 ４月
３ 多元 复合 锂 电池 应 用 于插 电式 混合 动 力客车 的优势
搭载多元复合锂电池的插 电式混合动力客车 体 现 出 以下 优势 ：
表 ３ 整车参数
１）储能元件输 出功率计算
动行驶 达到 的续 驶里程Ｉ ＞３０ ｋｍ计算所 需 的电量 ：
基础车的发动机功率为 １７８ ｋＷ，考虑到电池
＝
和电机等的重量 ，并需要满足 电功率 １：Ｌ＞５０％的要
Ｉ
求 ，初步确定驱动电机的功率为额定 ６０ ｋＷ，峰值 １２０ ｋＷ。 由于 驱 动 电机 只在 低 速 （低 于 ２２ ｋｍ，ｈ）
：
＝１７．３６ ｋＷ ·ｈ
的功 率 ห้องสมุดไป่ตู้
厂
．
Ｐｍｃ ； １叼 ．叼 ｌｍ‘ｇ‘ｓｉｎ（ ＋ｍ‘ｇ’ｃ。ｓ㈤ ＋
式 中 ：卜 电池 能 量 ，ｋＷ ·ｈ； ｔ— — 行驶 时间 ，ｈ；
，７ｒ 整车满载６５％质量 ，ｋｇ；
： ： １． ２１·ｌ５ Ｊ
．
ｊ 石石
厂
Ｊ ７５００×９·８ Ｘ ｓｉｎ（１ １）＋１７５００×
ｃ —— 空气阻力系数 ；
ｈ电量需 求 。
Ａ—— 迎 风 面积 ，ｍ。。
根据多元复合电池性能 ，电池放 电电量为８，ｌ，
２）储能元件输 出能量计算
计算 ３４０ Ｖ、６６Ａ·ｈ电池最大放电功率为 １８０ ｋＷ，
根据 车辆对纯 电续驶 里程 的要 求 ，即在 车辆载 满 足 车辆 满 载 在 １０ ｋｍ／ｈ速 度 爬 坡 ２０％电池 输 出
ｉ丽 ［１５５７５×９－８×０·００９３８＋
和加速时工作 ，所 以电机功率的选择须满足汽车 的加速要求和最大爬坡度要求【≈。假定所选 电机 为高效率 的交流异步电机 ，先估计 电机的效率为
２１ １５ ． ＝２３．１５ ｋＷ
ｌｘ４０
ｌ
０．９。以车辆在 １０ ｋｍ／ｈ速度爬坡 ２０％来计算所需 Ｅ 。
— — 车 速 ，ｋｍ／ｈ；
电量 的８０％，计算 ３４０Ｖ、６６Ａ·ｈ电池可用 电量为
ｍ— —整 车满 载质 量 ，ｋｇ；
１７．９５ ｋＷ ·ｈ，满 足 车辆 载 荷 为满 载质 量 的 ６５％、平
产＿＿滚动 阻力 系数 ；
均车速为４０ ｋｍ／ｈ、续航里程 ３０ ｋｍ所需 １７．３６ ｋＷ·
设施 的投入 大大减 少 ； ３）具备 １０ ０００次超长的循环寿命 ，可以实现
与车辆等寿命 ，无需更换电池 ，减少附加投入。
４ 结语
多元 复合锂 电池具备 高倍率充放 电能力 ，以 及 高倍率充放 电条件下的超长循环寿命 ，使得车 辆 真 正实现插 电模 式运行 ，是插 电式混 合动 力 （ＰＨＥＶ）公 交 客 车 的 首选 技 术 路 线 。 多元 复 合锂 电 池 在 插 电式 混 合 动 力 客 车 上 具 有 很 好 的 应 用 前景 。