3.电动汽车动力储能装置
2混合动力汽电能储存装置
这种电池大多是在启动型蓄电池的基础上进行局部改进 而成的。开口式铅酸蓄电池多用于短距离的电瓶车、巡逻车、
游览车和居民小区内的小交通车等。 2. 阀控式密封铅酸蓄电池
原用于UPS系统中，现已广泛应用于各种电动助力车，我 国电动自行车约95%使用的是阀控式密封铅酸蓄电池。目前 国内此类电池的在比能量、循环寿命、充电时间等几方面均 有明显提升，按照行业标准检测电池的循环寿命达到700次 以上，100% DOD放电循环寿命达到300次以上。
标称容量(公称容量)：用来鉴别电池适当的近似安培时数 值，没有指定的放电条件，只标明电池的容量范围而没有 确切值。
6. 能量: 在一定放电条件下，电池对外作功时所能输出的电 能, 单位为W·h或kW·h。
‹标称能量：在规定的放电条件下，电池所输出的能量，标称能量 是电池的额定容量与额定电压的乘积。
‹实际能量：在一定条件下电池所能输出的能量，电池的实际能量 是电池的实际容量与平均工作电压的乘积。
6．功率：在一定的放电制度下，电池在单位时间内所输出的 能量，单位为W或kW。
7. 成本： 8．二次电池的寿命：电池的寿命通常用使用时间或循环寿命
表示。 一个循环（周期)：循环充电电池（蓄电池）经历一次充电和
特斯拉将建设超级电池工 厂：降低电动汽车成本
2.2.3、二次电池的输出电流、功率和效率的关系
蓄电池放电电流、放电端电压、效率、输出功率等于汽 车的续驶里程、车速等有密切关系。它们之间的关系是 HEV与EV选用蓄电池的重要理论依据。
蓄电池的放电特性：
U 0 Ub Ib Ri
一、常见的二次电池的术语（补充） 1.放电：恒流放电和恒阻放电,连续放电与间断放
混合动力汽车储能装置
混合动力汽车储能装置一、混合动力汽车对蓄电池的基本要求在传统动力（内燃机）汽车上，蓄电池一般作为发动机的起动系统、点火系统、信号系统、照明系统、雨刮器及车载娱乐系统等设备的电源。
它们所需要的电能容量小，工作时间短，蓄电池与发动机和发电机组成汽车电器系统。
但在混合动力汽车上，动力电池组必须是具有强大能量的动力电源，除做驱动能源外，还要向空调系统、动力转向系统和汽车电气系统提供电能。
在混合动力汽车上，蓄电池是辅助电力能源，用作发动机的辅助动力源，以提高整车的动力性能，或作为电动机驱动车辆时的电源。
蓄电池一般是高压直流电，然后经过变频器或逆变器转换成频率和电压幅值可调的交流电，供给驱动电机驱动车辆行驶。
一般电动汽车所采用的动力电池组，要求有较大的比能量，而混合动力汽车所采用的动力电池组，则要求有较大的比功率，两种动力电池在性能方面各有侧重，混合动力汽车对蓄电池的基本要求如下：1、比能量。
比能量时保证混合动力汽车能够达到基本合理的行驶里程的必要性能，连续2小时放电率的比能量不低于44W·h/kg。
2、充电时间短。
蓄电池对充电技术没有特殊要求，能够实现感应充电，蓄电池的正常充电时间应小于6小时，蓄电池能够适应快速充电的要求，蓄电池快速充电达到额定容量的50%所需时间为20min左右。
3、连续发电率高，自放电率低。
蓄电池能够适应快速放电的要求，连续1小时发电率可达额定容量的70%左右，自放电率要低，保证蓄电池能够长期存放。
4、不需要复杂的运行环境，蓄电池能够在常温下正常、稳定、可靠的工作，不受环境温度影响，不需要特殊加热及保温热管理系统，能够适应混合动力汽车行驶的震动要求。
5、安全可靠。
蓄电池应干燥、洁净、电解质不会渗漏腐蚀接线柱和外壳，不会引起自燃，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害，废蓄电池能够进行回收处理和再生处理，蓄电池中的有害重金属能够进行集中回收处理，蓄电池组可以采用机械装置进行整体快速更换，线路连接方便。
新能源汽车储能装置与管理系统课件
汽汽油车发动动力机源的发展
1.汽油机
四冲程汽油机是将空气 与汽油以一定的比例混 合成良好的混合气在进 气行程被吸入汽缸混合 气，经压缩点火燃烧而 产生热能高温高压的气 体作用于 活塞顶部推动 活塞作往复直线运动通 过连杆、曲轴飞轮机构 对外输出机械能。
汽车动力源的发展
四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个 工作循环。
新能源汽车储能装置 与管理系统
2021/3/1
模块一 模块二 模块三 模块四 模块五 模块六 模块七 模块八 模块九
2021/3/1
概述 动力电池基本结构与性能参数 铅酸动力电池 碱性动力电池 锂离子电池 燃料电池 电动汽车的其他动力源 电动汽车动力电池充电 新能源汽车能源管理系统
模块一 概述
学习目标
2021/3/1
汽车动力源的发展
4.液化石油气汽车
安装气罐 安装电磁阀 安装调节器
2021/3/1
汽车动力源的发展
5.电动汽车
动力电池输出电能，通过电机控制器驱动电机运转产生动力， 再通过减速机构，将动力传给驱动车轮，使电动汽车行驶。
2021/3/1
汽车动力源的发展
典型纯电动汽车结构图
2021/3/1
汽车动力源的发展
典型纯电动汽车
电源系统 驱动电机系统
整车控制器 辅助系统
2021/3/1
汽车动力源的发展
典型纯电动汽车组成
2021/3/1
汽车动力源的发展
6.电动汽车的发展趋势
纯电动汽 车EV
混合动力
电动汽车 HEV
燃料电池
电动汽车 FCEV
2021/3/1
汽车动力源的发展
国外纯电动汽车产业现状
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，。
电动汽车储能装置
规格严格 功夫到家
3.1.2 电池的性能指标
电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输 出效率、自放电率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性 能指标也有差异。 1．电压 电压分为端电压、开路电压、额定电压、充电终止电压和放 电终止电压等。 电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差；开路电压 是指电池在没有负载情况下的端电压；额定电压是电池在标 准规定条件下工作时应达到的电压；蓄电池充足电时，极板 上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，电池的电压也 不会上升，此时的电压称为充电终止电压；放电终止电压是 指电池放电时允许的最低电压。
规格严格 功夫到家
3.2.2 镍氢电池
2．镍氢电池的结构 镍氢电池主要由正极、负极、极板、隔板、电解液等组成。 镍氢电池正极是活性物质氢氧化镍，负极是储氢合金，用氢
氧化钾作为电解质，在正负极之间有隔膜，共同组成镍氢单 体电池。在金属铂催化作用下，完成充电和放电可逆反应。 镍氢电池的极板有发泡体和烧结体两种，发泡体极板的镍氢 电池在出厂前必须进行预充电，且放电电压不能低于0.9V， 工作电压也不太稳定，为避免发泡镍氢电池老化所造成的内 阻增高，镍氢电池在出厂前必须进行预充电。经过改进的烧 结体极板的镍氢电池，其烧结体极板本身就是活性物质，不 需要进行活性处理，也不需要进行预充电，电压平衡、稳定， 具有低温放电性能好、不易老化和寿命长的优点。
第 22 页
规格严格 功夫到家
3.2.1 铅酸蓄电池
铅酸蓄电池具有以下缺点： (1) 比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积较大，一次
充电行驶里程短； (2) 使用寿命短，使用成本高； (3) 充电时间长； (4) 铅是重金属，存在污染。
第 23 页
电动汽车电源系统电池概述
电动汽车动力储能装置包括所有动力蓄电池、超级电容、飞轮电池和燃料电池等储能元件及其以上各类电池的组合。
一、电池的基本组成电池通常由电极（正极和负极）、电解质、隔膜和外壳（容器）四部分组成。
电极是电池的核心部分，通常由活性物质和导电骨架组成。
活性物质是指可以通过化学反应释放出电能的物质，要求其电化学活性高、在电解液中的化学稳定性高以及电子导电性好。
活性物质是决定化学电源基本特性的重要部分。
导电骨架主要起传导电子及支撑活性物质的作用。
当电池通过外部电路（负载）放电时，电池的正极从外电路得到电子，而负极则向外电路输出电子；对于电池内部而言恰好相反。
电解质在电池内部阴、阳极之间担负传递电荷（带电离子）的作用。
电解质一般为液体或固体。
液体电解质常称为电解液，通常是酸、碱、盐的水溶液；固体电解质通常为盐类，由固体电解质组成的电池即称为干电池。
对电解液的要求是电导率高、溶液欧姆电压较小。
对一于固体电解质，要求具有离子导电性，而不具有电子导电性。
电解质的化学性质必须稳定，使其在储存期间与活性物质界面间的电化学反应速率小，这样电池自放电时容量损失减小。
为了避免电池内阴、阳极之间的距离较近而产生内部短路，产生严重的自放电现象，需要在其阴、阳极之间加放绝缘的隔膜，隔膜的形状一般为薄膜、板材或胶状物等。
对隔膜的要求是化学性质稳定，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，并可以阻挡从电极上脱落的活性物质微粒和枝晶的生长。
电池的外壳是盛放和保护电池电极、电解质、隔膜的容器。
通常要求外壳具有足够的机械强度和化学稳定性，耐振动、耐冲击、耐腐蚀。
二、电池的基础知识（1）电池的组合蓄电池作为动力源．通常要求有较高的电压和电流，因此需要将若干个单体电池通过串联、并联与复联的方式组合成电池组使用：电池组合中对单体电池性能具有严格的要求，在同一组电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽量一致的单体电池。
（2）电池的放电电池的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，即电池向外电路释放电流。
列举五种电动汽车的储能装置
列举五种电动汽车的储能装置
电动汽车储能装置是指电动汽车的能量储存设备，它是电动汽车的核心部件，
负责储存电动汽车的能量，以便电动汽车可以正常运行。
目前，市场上有多种电动汽车储能装置，其中最常见的有锂离子电池、铅酸电池、钴酸锂电池、燃料电池和超级电容器。
首先，锂离子电池是目前最常用的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、较低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的缺点是充电速度较慢，而且在高温下容易发生热释电，影响电池的使用寿命。
其次，铅酸电池是一种常见的电动汽车储能装置，它具有较低的成本、较高的
能量密度和较长的使用寿命。
但是，它的缺点是充电速度较慢，而且容易受到温度影响，影响电池的使用寿命。
第三，钴酸锂电池是一种新型的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、
较低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的缺点是充电速度较慢，而且在高温下容易发生热释电，影响电池的使用寿命。
第四，燃料电池是一种新型的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、较
低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的缺点是充电速度较慢，而且在高温下容易发生热释电，影响电池的使用寿命。
最后，超级电容器是一种新型的电动汽车储能装置，它具有较高的能量密度、
较低的成本、较长的使用寿命和较低的环境污染。
它的优点是充电速度快，而且不受温度影响，可以提高电池的使用寿命。
总之，电动汽车储能装置有多种，每种储能装置都有其优缺点，用户可以根据
自己的需求选择合适的储能装置。
电动汽车结构与原理 (1)
名词解释1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。
2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。
3.续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。
4.逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。
5.整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。
6.DC/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。
7.单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。
8.蓄电池放电深度：指称为“DOD”，表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电量与额定容量的百分比。
9.蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。
10.荷电状态：称为“SOC”，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。
11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。
12.蓄电池的总能量：指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。
13.蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。
14.蓄电池功率密度：指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。
15.蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。
16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。
17.蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。
18.蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象。
19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器。
20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。
21.感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。
22.放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。
23.连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。
24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复的现象.25.蓄电池的循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能经受的循环次数。
电动汽车动力系统中的高效能储能装置设计
电动汽车动力系统中的高效能储能装置设计概述：随着环保意识的增强和能源危机的加剧，电动汽车作为一种绿色出行工具逐渐受到人们的关注。
而电动汽车的核心组成部分之一就是动力系统，而动力系统的高效能储能装置设计，则是电动汽车发展的关键。
一、背景介绍电动汽车动力系统中的储能装置，主要指的是电池组。
目前常见的电池组主要包括锂离子电池、镍氢电池和超级电容器等。
在设计储能装置时，需要考虑到储能装置的理论能量密度、实际能量密度、安全性、寿命以及成本等因素。
高效能储能装置的设计，旨在提高电动汽车的续航里程、充电速度和安全性。
二、理论能量密度理论能量密度是指单位体积内的理论最大储能量。
在设计高效能储能装置时，我们需要充分考虑材料的能量密度，提高储能装置的整体效能。
目前，锂离子电池由于其较高的能量密度成为了电动汽车中比较常见的储能装置。
三、实际能量密度实际能量密度是指储能装置在实际工作条件下能够释放的有效能量。
在设计高效能储能装置时，需要兼顾理论能量密度和实际能量密度。
锂离子电池在实际工作条件下具有较高的能量密度和较好的充放电效率，因此在电动汽车中得到了广泛应用。
四、安全性在设计高效能储能装置时，安全性是至关重要的考虑因素之一。
电池的过充、过放、温度过高等问题都可能导致电池的损坏甚至爆炸。
因此，合理的电池系统设计以及有效的电池管理系统是确保电动汽车安全运行的关键。
例如，可以采用多级保护电路，用于监测和控制电池的工作状态，以及进行电池的温度控制。
五、寿命电池的寿命是指其循环次数和工作时间的总和。
寿命长的储能装置可以有效降低电动汽车的运营成本。
为了延长电池的寿命，在设计高效能储能装置时，可以采取以下措施：合理控制电池的充电和放电速率，避免过放和过充；合理控制电池的工作温度，避免过高温度损害电池。
六、成本高效能储能装置的设计必须考虑成本因素。
目前，电池的成本较高，会对电动汽车的价格造成一定的影响。
因此，在设计储能装置时，需要综合考虑技术成熟度、生产规模以及材料成本等因素，以提升电池的性价比。
第2章-混合动力汽车的电能储存装置
3.二次电池的输出电流、功率和效率的关系
输出功率： Pb IbUb Ib (Uo IbRi )
蓄电池效率： b
Pb Po
I bU b
I bU o
1 (IbRi )Uo
最大输出功率： Pmax Uo2 4Ri
输出最大功率时的放电 电流：Imax Uo 2Ri Ri蓄电池的内阻。
Pb4 S 2e O P b S2 4 O
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 15 页
3. 铅酸蓄电池的工作原理
阳极的氧化反应为
P4 b 2 H 2 S O P O 2 b 4 H O S 2 4 O 2 e
充电时的总反应为
2 P4 b 2 H S 2 O O P P b 2 b 2 H 2 S O 4O
➢ 美国的Cobasys公司开发了容量为12～60Ah的一 系列高功率镍氢电池。质量比功率达到 550~600W/kg，体积比功率达到1200～1400W/l， 峰值比功率可达1000W/kg，比能量在50~70Wh/kg， 使用温度在60℃时能量效率仍保持在80~90%，充 电功率也超过500W/kg。
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 20 页
7 铅酸蓄电池的不足
（1）比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积较 大，一次充电行驶里程短；
（2）使用寿命短，使用成本高； （3）充电时间长； （4）铅是重金属，存在污染（铅毒、酸雾、锑和砷、
镉） 。
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 21 页
2.4 镍氢电池
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 17 页
5.铅酸蓄电池的充放电特性
1）铅酸蓄电池的放电特性
铅酸蓄电池的放电曲线
新能源汽车产品主要技术参数表2020版
电动汽车发电机控制器型号
83
电动汽车发电机控制器生产企业
84
电动汽车充电插头/插座型号
85
电动汽车充电插头/插座生产企业
86
电动汽车车载充电机型号
87
电动汽车车载充电机生产企业
88
电动汽车充电方式
89
车载充电机额定输入电压（V）、电流（A）和频率（Hz）
90
车载充电机输出电压（V）、电流（A）和功率（kW）
新能源特征参数序号参数名称1新能源车辆类型2电动汽车储能装置种类3储能装置单体型号4电动汽车储能装置类型5储能装置单体外形6储能装置单体外形尺寸mm7储能装置单体的标称电压v8动力蓄电池单体3小时率额定容量c3ah9动力蓄电池单体1小时率额定容量c1ah10超级电容器单体标称静电容量f11储能装置单体质量kg12储能装置单体数量13储能装置单体生产企业14储能装置总成生产企业15储能装置最小模块型号16储能装置最小模块的标称电压v17动力蓄电池最小模块3小时率额定容量c3ah18动力蓄电池最小模块1小时率额定容量c1ah序号参数名称19超级电容器最小模块标称静电容量f20储能装置组合方式21成箱后的储能装置型号22混合动力电动汽车是否允许外接充电23混合动力汽车混合度24混合动力汽车电功率比25混合动力汽车是否有强制纯电动模式26混合动力汽车是否有强制热机模式27是否具有行驶模式手动选择功能28电动汽车驱动电机类型29电动汽车驱动电机型号30电动汽车驱动电机生产企业31电动汽车驱动电机额定功率转速转矩kwrminnm32电动汽车驱动电机峰值功率转速转矩kwrminnm33驱动电机安装数量34驱动电机布置型式位置35驱动电机冷却方式36驱动电机工作制37驱动电机控制器型号38驱动电机控制器生产企业序号参数名称39驱动电机控制方式40驱动电机控制器冷却方式41条件a试验电能消耗量kwh100km42条件b试验燃料消耗量l100km43工况条件下百公里耗电量kwh100km44电动汽车整车控制器型号45电动汽车整车控制器生产企业46储能装置总成标称电压v47储能装置总成额定输出电流a48动力蓄电池总成标称容量ah49超级电容器总成标称静电容量f50燃料电池燃料种类51燃料电池堆功率密度kwl52燃料电池系统额定功率kw53燃料电池系统峰值功率kw54燃料电池系统最大净输出功率kw55储能装置总储电量kwh56储能装置总成质量kg57动力电池系统能量密度whkg58电电混合技术条件下动力电池系统能量密度whkg序号参数名称59储能装置总成质量与整备质量的比值60动力蓄电池箱是否具有快换装置61储能装置正极材料62储能装置负极材料63储能装置电解质成分64储能装置电解质形态65燃料电池电催化剂材料66燃料电池工作温度范围67燃料电池堆额定压力mpa68燃料电池汽车气瓶型号69燃料电池汽车气瓶生产企业70燃料电池汽车气瓶公称
新能源汽车车载储能装置的设计与优化
新能源汽车车载储能装置的设计与优化随着全球对环境保护的日益重视，新能源汽车作为替代传统燃油汽车的重要选择，逐渐成为汽车行业的发展方向。
其中，新能源汽车的核心技术之一就是车载储能装置。
车载储能装置作为新能源汽车的“心脏”，直接影响着车辆续航里程、性能表现以及安全性。
因此，设计和优化新能源汽车车载储能装置显得尤为重要。
一、新能源汽车车载储能装置的意义新能源汽车车载储能装置是指储存、释放和管理能源的装置，主要由电池组、电控系统、传动系统等组成。
其作用主要体现在以下几个方面：1. 储能：新能源汽车需要大量储存电能以供驱动电机正常运行。
因此，车载储能装置的设计要求有足够的储能容量，以应对不同驾驶场景的需求。
2. 释能：当电机需要提供动力时，车载储能装置能够迅速释放电能，为电机提供所需的能量输出。
3. 管理：通过电控系统对车载储能装置进行管理，可以确保电能的高效利用，延长电池寿命，提高整车的性能表现。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，新能源汽车车载储能装置不仅是电动汽车的关键组件，更是影响整车性能的重要因素。
二、新能源汽车车载储能装置设计的原则与方法1. 能量密度和功率密度匹配：新能源汽车对于储能装置提出了较高的要求，既需要满足较高的能量密度，以提升续航里程，又需要满足较高的功率密度，以满足短时间内的高功率输出需求。
因此，在车载储能装置设计时，需要实现能量密度和功率密度的匹配。
2. 安全性考量：电池组是车载储能装置的核心部件，因此在设计过程中需要考虑安全性。
通过合理的结构设计、热管理系统和电池保护系统等手段，确保储能装置在充放电过程中能够稳定运行，避免发生安全事故。
3. 效率与可靠性的平衡：车载储能装置的设计既要考虑其能效问题，以提高能源利用率，又要考虑其可靠性，以保证整车系统的长期稳定运行。
因此，在设计过程中需要平衡效率与可靠性之间的关系。
4. 环保与可持续：新能源汽车作为环保产物，车载储能装置的设计也需要符合环保与可持续发展的原则。
电动汽车复习思考题答案
电动汽车复习思考题答案电动汽车复习思考题⼀、基本概念：1.从内燃机汽车的缺陷、电动汽车的特点及电动汽车发展动⼒等⽅⾯论述为什么要发展电动汽车。
答:因为（1）内燃机汽车在动⼒性⽅⾯，受⾃⾝先天因素的影响，功率输出仍然提升的有限，⽐功率等指数的提升也⽐较受内燃机⾃⾝结构的限制，在燃烧条件、燃烧控制等⽅⾯都受到汽油本⾝性质、燃烧⽅式的约束。
（2）电动汽车的特点：1.提⾼能源的综合利⽤和效率。
2.良好的环境保护效果。
3.提⾼汽车性能与结构布局，结构简单，使⽤维修⽅便。
4.制造成本与售后服务的变化，动⼒电源使⽤成本⾼，续驶⾥程短。
（3）电动汽车动⼒储能装置的发展为移动能源及能源的综合利⽤开辟了有效的途径。
所以动⼒储能装置性价⽐的提⾼不仅为电动汽车的发展提供了必要的前提，也为提⾼电能的利⽤效率及其综合利⽤打下了良好的基础。
电动汽车混可⽤动⼒能源范围⼴，利⽤率⾼。
2. 发展电动汽车要解决哪些问题？答：池成本、续航⾥程、充电硬件的设置等，除了前两者可仰赖⽇后更完善的技术解决之外，充电硬件（充电站、氢燃料加⽓站）的普及与否，更是⼀⼤关键。
因为⽬前很多车主没有专属的个⼈室内车位（并不是每个⼈车位旁都有插座，或者社区都有氢燃料加⽓站），因为这对于需要充电的电动车⽽⾔，也是另⼀项要突破的重点。
3. 电动汽车如何分类？答：电动汽车应具有汽车的性能和属性，但动⼒线路和原内燃机动⼒路线不同，⼜具有电⼒车辆的基本特征。
其车载电源⼀般采⽤⾼效充电电池或燃料电池，其驱动电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池或燃料电池相当原来的油箱。
所以电动汽车通常被分为蓄电池电动汽车、混合动⼒电动汽车和燃料电池电动汽车。
4. 简要说明“863”计划中电动汽车重⼤专项提出的“三纵、三横”设想。
答：“三纵三横”(燃料电池汽车、混合动⼒汽车、纯电动汽车三种整车技术为“三纵”，多能源动⼒总成系统、驱动电机、动⼒电池三种关键技术为“三横”)的研发布局，提出了近期发展混合动⼒汽车，长远发展燃料电池汽车的思路。
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一种专门用于存储和释放能量的装置，用于为新能源汽车提供动力和续航能力。
随着人们对环境保护与可持续发展的意识增强，新能源汽车（如纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等）在全球范围内得到了快速发展。
而其中最为重要的一环就是储能装置，它为新能源汽车提供了可靠的能源供应。
储能装置的主要功能是将电能、化学能等形式的能量储存起来，在需要时快速放出，为电动机提供动力，同时也可以实现能量的回收利用。
新能源汽车储能装置通常由电池组、超级电容器、燃料电池等组成。
电池是最常见也是最广泛使用的储能装置之一。
常见的电池种类包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。
铅酸电池适用于小型电动汽车和混合动力汽车，而锂离子电池则常用于纯电动汽车。
电池的主要特点是能量密度高、充放电效率高，但相对来说比较重，同时也存在寿命短、价格高等问题。
超级电容器则是一种具有很高能量密度和功率密度的储能装置，其特点是充放电速度快，寿命长，循环次数多。
超级电容器的主要应用领域是辅助储能，常用于辅助电动汽车的启动、加速等高功率应用场景。
燃料电池作为新能源汽车储能装置的另一种形式，其原理是将氢与氧气在催化剂的作用下反应生成水和电能。
燃料电池主要具有能量密度高、充电速度快、续航里程长等优点。
然而，燃料电池的应用受到氢气的储存问题限制，同时成本较高，目前应用较为有限。
除了以上储能装置外，新能源汽车还可以采用动力电池与超级电容器的混合系统，以兼顾两者的优势。
例如在混合动力汽车中，动力电池主要用于提供长期的持续功率，而超级电容器则用于提供瞬时爆发功率。
新能源汽车储能装置的设计和研发要考虑多个方面的因素，如能量密度、功率密度、循环寿命、安全性、稳定性、成本等。
特别是在纯电动汽车中，储能装置的续航能力和安全性是最为关键的考虑因素。
此外，新能源汽车储能装置的制造材料和工艺也是关注的重点，因为它们直接影响着储能装置的性能和成本。
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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；倍率：规定时间内放出其额定容量时所输出的电流的数值与额定值的倍数。
放电时间：蓄电池满容量开始不间断放电至终止电压时所能持续的时间。
放电方式：①工况放电：模拟实际运行时的负载，用相应的负载进行放电的过程；②倍率放电：蓄电池以额定电流倍数值进行放电；③深度放电：蓄电池50%或以上的容量被释放（程度）；④恒流放电：蓄电池以受控的恒定电流进行放电；⑤恒功率放电：蓄电池以受控的恒定功率进行放电。
⑶电池的充电：输入蓄电池的电能转换为化学能贮存起来的过程。
充电参数：充电特性：充电时蓄电池的电流、电压与时间之间的关系；完全充电：蓄电池内所有可利用活性物质都已转换成完全电荷状态；充电率：充电时的速率，时率和倍率表示。
时率：在一定电流下，充到额定容量所需要的时间；倍率：规定时间内，充到额定容量所需电流数值与额定值的倍数。
蓄电池荷电状态（SOC）：蓄电池放电后剩余电池容量与额定容量的百分比。
充电方式：①恒压充电：保持充电器端电压始终不变的充电方法；②恒流充电：充电电流保持不变的充电方法；③涓流充电：为补充自放电，蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电；④浮充电：随时对蓄电池采用恒压充电，确保其一定的荷电状态。
⑷电池的极化：电池由静止（i=0）转入工作状态（i>0）产生的电池电压、电极电位的变化现象。
极化现象反映的是电池由静止状态转入工作状态能量损失的大小。
（Q=UIt）阳极极化（阴极极化）：电池进入工作状态后阳极、阴极实际电位偏离静止状态值的现象；欧姆极化（电阻极化）：电池或电解液存在电阻，使电位发生偏离平衡值的现象；浓差极化：电化学反应过程中，作用物浓度变化造成的电极电位对平衡值的偏差；⑸电池的记忆效应（镍-镉电池）：记忆效应指电池在没有完全放电之前就再次充电，电池会储存这一放电平台并在下次循环过程中作为放电的终点。
尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上，但在之后的放电过程中，电池将只会记忆这一低容量。
在使用过程中，每一次不完全放电均会加深该效应，使电池容量逐渐变低。
3.1.4 电池的性能指标⑴电池的容量完全充电的蓄电池在规定条件下所释放的总能量。
字母“C”表示，单位为安培时（A·h）。
1）理论容量：活性物质完全利用，蓄电池可释放的最高容量；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。
⑵电池的能量标准规定的放电条件下，电池对外做功所输出的电能。
单位为瓦时（W·h）或千瓦时（KW·h）。
1）总能量：蓄电池在其寿命周期内，电能输出的总和；2）充电能量：通过充电器输入蓄电池的电能；3）放电能量：蓄电池放电时输出的电能；⑶能量密度与功率密度能量密度（能量比）：从蓄电池单位质量所获取的电能。
功率密度（功率比）：从蓄电池单位体积所获取的输出功率。
区别：蓄电池功率一定程度上决定了电动汽车的加速度、爬坡性能、最高车速；蓄电池的能量决定了电动汽车充电一次后所具备的续航里程。
一般而言，蓄电池的功率密度增加时能量密度要下降：①蓄电池内的高电流化学反应限制了能量密度；②为了得到大电流，需要大量集电器，占用了空间，使得储存电能的电极材料减少。
⑷电池的开路电压蓄电池处于开路状态下电极两端的电位差。
主要取决构成电池的材料特性。
即便同一材料，晶体结构稍存差异，均会造成开路电压的差异。
开路电压是电池体系的一种特征数据，随着电池存放时间的延长，开路电压有所降低（自放电引起）。
若短时间内开路电压有较大下降，说明电池内部存在慢性短路，电池性能趋近于报废。
⑸电池的内阻电池放电时的内阻包括欧姆内阻和极化内阻。
电池内阻越小，电池工作时内部压降就越小，电池就能输出较高电压和较大电流，输出能量和容量就越大。
⑹电池的工作电压、放电终止电压、放电曲线电池工作电压：电池放电时电池的端电压。
放电终止电压：电池放电时端电压下降到不宜继续放电的最低工作电压。
一般在低温或大电流放电时，终止电压要求低（电极极化大，活性物质不能充分利用，电压下降较快）；小电流放电时，终止电压就较高（放电极化小，活性物质充分利用，电压下降慢）。
放电曲线：一定放电情况下，连续放电时电池工作电压随时间变化的关系曲线。
⑺电池的寿命（耐用性）电池的使用时间或充电循环次数。
蓄电池经历一次充电与放电的过程称为一个周期（循环）。
在一定的放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能经受的循环次数为电池循环寿命。
影响电池循环寿命因素：①充放电过程中，电极活性表面积减小；②电极活性物质脱落或转移；③电池材料发生腐蚀；④电池内部短路；⑤隔膜损坏和活性物质晶型改变，活性降低。
⑻电池的温度特性电池对环境温度及温度升高情况较敏感。
大部分蓄电池要求工作在非常狭窄的温度范围区间内才能保证较高的性能，否则就会损坏。
3.3 二次锂电池锂电池是采用金属锂作为负极活性物质的电池总称，包括锂原电池与二次锂电池。
锂的标准电极电位最负可达-3.045V，采用锂作为负极组成的电池具有一系列优点：比能量大、电池电压高、电池电压平稳、工作温度范围宽、寿命长。
锂电池是目前电动汽车中最具发展潜力的蓄电池。
锂电池分类：温度：高温锂二次电池、常温锂二次电池；电解质状态：液体锂二次电池、凝胶锂二次电池、全固态锂二次电池；电极材料：锂离子电池、锂聚合物电池、磷酸锂铁电池（发展迅速且具有动力电池特性的电池）。
3.3.1 锂离子电池锂离子电池由锂原电池发展而来。
其本质是锂离子在正负极之间的往复嵌入或脱嵌，形象的称之为“摇椅式电池”。
⑴锂离子电池优缺点：1）能量密度高。
目前能达到的实际比能量为100-125W·h/kg和240-300W·h/cm3，通过技术的发展有望达到150W·h/kg和400W·h/cm3。
2）输出电压高。
单体锂离子电池的端电压为3.6V。
3）循环寿命长。
循环充电次数高达1000次。
4）自放电小。
室温下满容量锂离子电池储存一个月后的自放电大约在10%左右，远低于其他类型电池自放电率。
5）安全性能好。
采用优良的负极材料，克服锂枝晶生长问题，锂离子电池安全性能大幅度提高。
6）环保性能好。
无污染，“绿色电池”。
7）充电效率高。
基本可实现满容量充电。
8）快速充电性能好。
9）工作温度范围宽。
目前在-25℃～45 ℃，期望-40℃～70 ℃。
10）维护方便。
无需维修，残留容量测试方便。
不足之处：1）成本高。
正极材料钴酸锂价格高（钴材料资源少），电解液体系提纯困难。
2）配备特殊保护电路。
电池的过充过放会破坏正极结构，影响性能及寿命；过充会导致电解液分解，内部压力高产生漏液问题；过放会导致活性物质活性恢复困难；必须配备相应的电池防过充与防过放保护线路控制。
⑵锂离子电池负极材料：锂离子电池采用锂碳化合物作为负极材料。
目前研究较多并较为成功的碳负极材料主要有：石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纤维、裂解碳等，通常采用C6Li表示负极。
通过不断研究发现，改变碳材料的表面特性（结构调整、石墨无序化、形成纳米级孔、洞、通道等），能改善锂在其中的嵌入或脱碳，提高比容量，提高比能量。
锂离子电池要达到大规模利用，对于碳负极材料还要提高锂的可逆储量和减少不可逆储量的损失。
⑶锂离子电池正极材料：锂离子电池的正极材料主要停留在锂金属氧化物研究中。
商业化的锂离子正极材料为LiCoO2（氧化钴锂），属于a-FeO2结构，具有可逆性好、放电容量高、充放电效率高、电压稳定性好等性能。
钴材料资源稀缺，成本高，开发过程中应研究钴的廉价替代品，如镍或锰，实现电池价格下降。
一般将正极材料为LiCoO2的电池称为锂离子电池，而将正极材料为LiMnO2、LiMn2O4和LiNiO2锂离子电池称为“锂锰电池”和“锂镍电池”。
⑷锂离子电池电解质：锂离子电池电压高达3.6V，电解质采用有机溶剂电解质（有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体）。
用于锂离子电池的电解质要求：电导率高、化学剂电化学性能稳定、使用温度范围宽、安全性好、廉价等。
常用锂盐：LiClO4（氧化氯锂）、LiPF6（六氟磷酸锂）、LiBF4（四氟硼酸锂）。
常用有机溶剂：PC（碳酸丙烯酯）、EC（碳酸乙炔酯）、BC（碳酸丁炔酯）、DMC （二甲基碳酸）、DEC（二乙基碳酸）、MEC（甲基乙炔碳酸）、GBL（ｙ-丁内酯）、DME（二甲氧基乙炔）、EMC（碳酸甲乙酯）等。
⑸锂离子电池工作原理：图3-5 锂离子电池充放电工作原理示意图3.3.2 锂聚合物电池（高分子电池）锂聚合物电池与锂离子电池正负极材料相同，工作原理基本一致。
区别在于电解质不同，锂聚合物电池以固态聚合物电解质替代了液态的电解质，主要有3类：1）固体聚合物锂离子电池。
电解质采用聚合物与盐的混合物，常温下离子导电率低，适合高温使用；2）凝胶聚合物锂离子电池。