第二章电动汽车车载能量源
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• 3. 1. 1化学电池的基本组成 • 3. 1. 2电池的基本常识 • 3. 1. 3电池的种类 • 3. 1. 4电池的性能指标 • 3. 1. 5 各种车用电池的性能比较
3. 1. 2 电池的基本常识
• 1. 电池的组合
蓄电池作为动力源，一般要求有较高的电压和电流， 所以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。
• 电动势：又称电池标准电压或理论电压，为组成电 池的两个电极的平衡电位之差（根据热力学函数计 算而得到的。）
• 端电压：指电池正极与负极之间的电位差，由于电 池内阻存在，端电压一般低于电动势
放电终止电压：指电池放电时允许的最低电压
电压效率：指电池的工作电压与电池电动势的比值
3. 1. 4 电池的性能指标
• 1. 电池的容量 电池的容量是指完全充电的蓄电池在规定条件下
所释放的总电量，常用字母C来表示，其单位为安
培·时（A·h）。 电池容量通常有以下几种：理论容量，额定容量，
可用容量，剩余容量。
• 额定电压：指电池在规定条件下工作时应达到的标 准电压
• 开路电压：指电池在没有负载的情况下的端电压。
• 工作电压：电池在某负载下实际的放电电压
• 充电电压：指外电路直流电压对电池充电的电压，一般充电电压 要高于电池的开路电压，通常在一定范围内
充电终止电压：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 会继续上升，此时的电压称为充电终止电压。
（2）混合动力汽车对电池的工作要求
1）电池的峰值功率要大，能短时大功率 充放电。 2）循环寿命要长，达到1000次以上的深 度放电循环和40万次以上的浅度放电循 环。 3）电池的SOC应尽可能保持在 50%~85%的范围内。 4）需要配备电池管理系统和热管理系统。
车载电源的发展
• 第一代电池：铅酸电池
◇优点：技术成熟，成本低。 ◇缺点：比能量和比功率低
20小时率容量(C20(Ah))：36 额定电压(v)：12 V 长*宽*高(mm)：197 *130 * 202 参考重量 (kg)： 10.6 市场价：￥500.00(约)
车载电源的发展
• 第二代高能电池：
镍—镉电池 镍—氢电池 锂离子电池 锌—空气电池 ◇优点：比能量和比功率都比铅酸电池高 ◇缺点：复杂的电池管理系统和温度控制系统，成本高
理论容量是假定电池中的活性物质全部参加
成流反应，根据法拉第定律计算所能给出的 电量。理论容量是电池容量的最大极限值。 实际上，电池放出的容量只是理论容量的一 部分。
额定容量是指在规定条件下电池应放出的电量。额定容量是制造厂 标明的安时容量，作为验收电池质量的重要技术指标。
实际容量是指充满电的电池在一定条件下
就是放电电流减少到1C的1/20, 就是0.05C放电，对应的电流为1 安培
连续放电时间：是指蓄电池开始不间断地放电至终止电压时所能进 行的时间。
终止电压：指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低 工作电压值。
练习
问题：若电池额定容量为12Ah，充满电后以2C倍率 放电10分钟，估算放电量。 放电量=电流强度×放电时间（h）
3. 1. 2 电池的基本常识
• 2. 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。 ➢放电参数有放电深度，放电率和连续放电时间
放电深度（Depth of discharge DOD） 电池使用过程中 ，实际放电容量与额定容量的百分比来。
C实放/C额
所能输出的电量，它等于放电电流和放电 时间的乘积。
剩余容量是指经过使用后，在指定的放电
率和温度状态下可以从电池中放出的电量。
2. 电池的能量 电池的能量是指在一定标准所规定
的放电条件下，电池对外做功所能输出 的电能，其单位为瓦时（W·h）或千瓦 时（kW·h）。
在此需强调：容量表示电池输出 的电量，而能量表示其做功能力。
分析：电流强度 ： 12Ah×2/h =24A
放电量 ：
24A×（10/60）h =4 Ah
3. 1. 2 电池的基本常识
• 3. 电百度文库的充电
电池充电是将外部电源输入蓄电池的直流电能转换为化学能 储存起来的过程。蓄电池的充电参数主要有： 充电特性 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的活性物质都已转变成完全荷电状态。 充电率 指充电时的速率，也用时率和倍率来表示。 时率：在一定电流下，充到额定容量所需的小时数 倍率：指在规定时间内，充到额定容量所需的电流数值和额定 值的倍数
现代电动汽车技术
第二章 电动汽车的车载能量
源系统
主要内容
• 动力电池的种类及原理 • 铅酸蓄电池 • 电动汽车动力电池的性能
电动汽车 能量源
主要任务是提 供驱动电能
动力电池 超高速飞
轮 超级电容
燃料电池
能量存储系统 能量生成装置
1、不同电动汽车电池的工作要求
（1）纯电动汽车电池的工作要求
1）电池要有足够的能量和容量。 2）电池要能够实现深度放电而不影响其寿命， 在必要时能实现满负荷甚至全负荷放电。 3）需要安装电池管理系统和热管理系统，以显 示电池组的剩余电量和实现温度控制。 4）由于动力电池组体积和质量大，电池箱的设 计、电池的空间布置和安装问题都需要认真研究。
放电率
指放电时的速率，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。
放电时率 倍率
20Ah(安培·小时）容量的电池，20安培放电一小时 放完，为1小时率（1H），1C倍率放电
10H率 20H率
就是放电电流减少到1C的1/10, 就是0.1C放电，对应的电流为2 安培
镍氢电池
锂离子电池
卡宴S Hybrid 镍氢电池组位于后备箱下方
240个独立单元 288伏电压 1.7千瓦时能量
在纯电动模式下 行驶大约2km 最高车速60km/h
车载电源的发展
• 第三代电池：飞轮电池、超级电容器
优点: 效率高，充电和放电方便迅速 不足：处于研制阶段
3.1 动力电池概述
3. 1. 2 电池的基本常识
• 1. 电池的组合
蓄电池作为动力源，一般要求有较高的电压和电流， 所以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。
• 电动势：又称电池标准电压或理论电压，为组成电 池的两个电极的平衡电位之差（根据热力学函数计 算而得到的。）
• 端电压：指电池正极与负极之间的电位差，由于电 池内阻存在，端电压一般低于电动势
放电终止电压：指电池放电时允许的最低电压
电压效率：指电池的工作电压与电池电动势的比值
3. 1. 4 电池的性能指标
• 1. 电池的容量 电池的容量是指完全充电的蓄电池在规定条件下
所释放的总电量，常用字母C来表示，其单位为安
培·时（A·h）。 电池容量通常有以下几种：理论容量，额定容量，
可用容量，剩余容量。
• 额定电压：指电池在规定条件下工作时应达到的标 准电压
• 开路电压：指电池在没有负载的情况下的端电压。
• 工作电压：电池在某负载下实际的放电电压
• 充电电压：指外电路直流电压对电池充电的电压，一般充电电压 要高于电池的开路电压，通常在一定范围内
充电终止电压：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 会继续上升，此时的电压称为充电终止电压。
（2）混合动力汽车对电池的工作要求
1）电池的峰值功率要大，能短时大功率 充放电。 2）循环寿命要长，达到1000次以上的深 度放电循环和40万次以上的浅度放电循 环。 3）电池的SOC应尽可能保持在 50%~85%的范围内。 4）需要配备电池管理系统和热管理系统。
车载电源的发展
• 第一代电池：铅酸电池
◇优点：技术成熟，成本低。 ◇缺点：比能量和比功率低
20小时率容量(C20(Ah))：36 额定电压(v)：12 V 长*宽*高(mm)：197 *130 * 202 参考重量 (kg)： 10.6 市场价：￥500.00(约)
车载电源的发展
• 第二代高能电池：
镍—镉电池 镍—氢电池 锂离子电池 锌—空气电池 ◇优点：比能量和比功率都比铅酸电池高 ◇缺点：复杂的电池管理系统和温度控制系统，成本高
理论容量是假定电池中的活性物质全部参加
成流反应，根据法拉第定律计算所能给出的 电量。理论容量是电池容量的最大极限值。 实际上，电池放出的容量只是理论容量的一 部分。
额定容量是指在规定条件下电池应放出的电量。额定容量是制造厂 标明的安时容量，作为验收电池质量的重要技术指标。
实际容量是指充满电的电池在一定条件下
就是放电电流减少到1C的1/20, 就是0.05C放电，对应的电流为1 安培
连续放电时间：是指蓄电池开始不间断地放电至终止电压时所能进 行的时间。
终止电压：指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低 工作电压值。
练习
问题：若电池额定容量为12Ah，充满电后以2C倍率 放电10分钟，估算放电量。 放电量=电流强度×放电时间（h）
3. 1. 2 电池的基本常识
• 2. 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。 ➢放电参数有放电深度，放电率和连续放电时间
放电深度（Depth of discharge DOD） 电池使用过程中 ，实际放电容量与额定容量的百分比来。
C实放/C额
所能输出的电量，它等于放电电流和放电 时间的乘积。
剩余容量是指经过使用后，在指定的放电
率和温度状态下可以从电池中放出的电量。
2. 电池的能量 电池的能量是指在一定标准所规定
的放电条件下，电池对外做功所能输出 的电能，其单位为瓦时（W·h）或千瓦 时（kW·h）。
在此需强调：容量表示电池输出 的电量，而能量表示其做功能力。
分析：电流强度 ： 12Ah×2/h =24A
放电量 ：
24A×（10/60）h =4 Ah
3. 1. 2 电池的基本常识
• 3. 电百度文库的充电
电池充电是将外部电源输入蓄电池的直流电能转换为化学能 储存起来的过程。蓄电池的充电参数主要有： 充电特性 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的活性物质都已转变成完全荷电状态。 充电率 指充电时的速率，也用时率和倍率来表示。 时率：在一定电流下，充到额定容量所需的小时数 倍率：指在规定时间内，充到额定容量所需的电流数值和额定 值的倍数
现代电动汽车技术
第二章 电动汽车的车载能量
源系统
主要内容
• 动力电池的种类及原理 • 铅酸蓄电池 • 电动汽车动力电池的性能
电动汽车 能量源
主要任务是提 供驱动电能
动力电池 超高速飞
轮 超级电容
燃料电池
能量存储系统 能量生成装置
1、不同电动汽车电池的工作要求
（1）纯电动汽车电池的工作要求
1）电池要有足够的能量和容量。 2）电池要能够实现深度放电而不影响其寿命， 在必要时能实现满负荷甚至全负荷放电。 3）需要安装电池管理系统和热管理系统，以显 示电池组的剩余电量和实现温度控制。 4）由于动力电池组体积和质量大，电池箱的设 计、电池的空间布置和安装问题都需要认真研究。
放电率
指放电时的速率，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。
放电时率 倍率
20Ah(安培·小时）容量的电池，20安培放电一小时 放完，为1小时率（1H），1C倍率放电
10H率 20H率
就是放电电流减少到1C的1/10, 就是0.1C放电，对应的电流为2 安培
镍氢电池
锂离子电池
卡宴S Hybrid 镍氢电池组位于后备箱下方
240个独立单元 288伏电压 1.7千瓦时能量
在纯电动模式下 行驶大约2km 最高车速60km/h
车载电源的发展
• 第三代电池：飞轮电池、超级电容器
优点: 效率高，充电和放电方便迅速 不足：处于研制阶段
3.1 动力电池概述