3.电动汽车动力储能装置

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。固体聚合物电介质中添加增塑剂等添加剂，提高离子导电率，常温下亦可使用；

3）聚合物正极材料锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料，提高比能量。

3.3.3 磷酸锂铁电池（动力电池）

磷酸锂铁电池指采用磷酸锂铁LiFePO4作为正极材料的锂离子电池。

⑴磷酸锂铁材料特点

LiFePO4晶体属于橄榄石型结构，具有170mA?h/g的理论容量和3.2V左右的锂充放电电压平台。该材料本身导电性较差，需要掺杂导电碳材料或导电金属微粒。

LiFePO4用作正极材料时具备优良的电化学性能，充放电过程结构稳定，该材料具有无毒、无污染、安全性能高、适应高温环境等特点，是动力锂离子电池的理想正极材料。

⑵磷酸锂铁电池性能特点

磷酸锂铁电池标称电压3.2V，终止充电电压3.6V，终止放电电压2.0V。受工艺不同及电解质材料选择不同，即使同一型号电池性能存在个体差异。

磷酸锂铁电池的主要优点：

1）安全性好。即使电池外部或内部受损，电池均不会燃烧或爆炸。

2）成本低。磷酸锂铁所对应的资源都较为丰富，随着制造工艺的进一步成熟，价格会有大幅度下降。

3）循环寿命长。500次循环后容量仍大于95%，最高循环寿命高达2000次。

4）充放电特性好。可以大电流充放电。在专用充电器下，1.5C充电40min即可完成满容量充电；短时放电电流可达2C-10C，瞬时脉冲放电高达20C；过放电也不会损坏；无记忆效应；在亏电存放条件下，仍能保持较好电池性能。

5）环保性好。电池所有原材料均无毒，生产过程清洁无毒，不会产生污染源。

6）温度特性好。常温使用，耐高温，即使高达160℃，电池结构安全、完好。

磷酸锂铁电池的不足：

振实密度低，仅达到1.3g/cm3-1.5g/cm3，造成电池表面积大，体积大。无法小型化，目前只能适合做动力电池。

储能与电动汽车

储能与电动汽车 电动汽车作为储能设备的应用 电动汽车应用于储能，具有其自身的优势。首先，电动汽车在使用中有90%的时间处于停泊状态，车载电池可以被看作一个分布式储能单元。其次，电动汽车的电池能量密度高，即使淘汰下来的二次电池也可以作为储能设备提供提供几小时稳定电量。因此，电动汽车作为储能设备应用广阔。目前，人们比较看重的电动汽车在储能领域的应用主要包括：电池的梯次利用以及V2G技术。 （一）电池的梯次利用 电池的梯次利用的应用 电池的梯次利用是指电动汽车电池使用周期结束后仍然具有很大价值，可以根据其性能进行不同梯次利用。随着电动汽车的发展，电动汽车用电池的数量会越来越多，电动汽车电池的梯次利用将会成为很重要的一类储能设备。 一般情况下，锂离子电池的使用寿命在5年左右。当电池用旧只能充满原有电容量80%的时候，就不再适合于继续在电动汽车上使用。通过梯次利用，废旧的动力电池可以用来： ●安装在住宅和工业建筑使用的太阳能光伏储能上，节省电费 ●作为备用电源及不间断电源（UPS） ●削峰填谷 ●可再生能源发电接入 电池的梯次利用的发展前景 梯次电池的利用不仅可以让动力电池性能得到充分的发挥，有利于节能减排，还可以缓解大量动力蓄电池进入回收阶段给回收工作带来的压力。 尽管电动汽车目前在全球尚未大规模市场化，但电动汽车动力蓄电池的回收利用体系已引起各国政府和企业的关注。例如，日本因丰田普锐斯混合动力汽车，已经初步建立了“蓄电池生产-销售一回收-再生处理”的镍氢动力蓄电池回收利用体系。德国环境部己支持相关研究机构和企业开展动力蓄电池回收利用研究项目，目的是研究蓄电池材料的回收利用方法、动力蓄电池回收网络体系建设和蓄电池拆解流程。美国能源部近期资助950万美元给Toxco 公司，以支持其建立美国第一家捏离子蓄电池回收再利用工厂。日本矿业金属公司和日本著名蓄电池制造商汤浅(GS Yuasa)公司也在计划从废旧的电动汽车用蓄电池中回收锂资源。 （二）V2G技术 V2G技术应用 V2G（Vehicle-to-grid的简称）技术是最近几年发展起来的新型技术，是“智能电网”的重

电动汽车结构与原理

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。 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。 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。 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 “SOC ，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。 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 2.再生制动: 3.续驶里程: 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。 C 表示。 10.荷电状态：称为

电动汽车的新型储能装置

电动汽车的新型储能装置 作者：刘延林 来源：《沿海企业与科技》2008年第03期 ［摘要］文章重点介绍超级电容器的结构特点、性能优势、研究进展及应用领域。以期在倡导建设节约型社会中，使更多的新能源汽车生产厂家，对这一新型储能装置有更深的了解和认识。 ［关键词］超级电容器；电动汽车；辅助能源 ［作者简介］刘延林，国家机动车产品质量监督检验中心（上海），研究方向：新能源汽车检测工程技术，上海，201805 ［中图分类号］ U469.72 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2008）03-0034-0005 一、引言 超级电容器也称电化学电容器，具有良好的脉冲性能和大容量储能性能，质量轻、循环性能好，是一种新型绿色环保的储能装置，近年来受到科研人员的广泛重视及应用市场的关注。 在现代高科技产业发展领域中，由于大量大型装备配套动力电源系统既要求具备高比能量，又要求电源系统具备高比功率，而就化学电源本身的特性而言，两者很难兼顾。特别是在需要高功率脉冲输出的场合，常规的化学电源很难满足要求，如军用特种车辆在全天候条件下的快速启动、卫星通讯、爬坡等等。上述场合现在通常使用铅酸、镉镍等电池产品作为电源时，其比功率往往在100～300W/kg，不仅笨重、维护复杂而且充电速度低、使用寿命短。而超级电容器组合的比功率可以达到1500～5000W/kg。同时，不含充电电池组的超级电容器组合的比功率更可以达到1500～10000W/kg，其特性更适于未来艰苦环境工作以及相关电子技术进步对电源系统提出的技术要求。 二、超级电容器的结构 虽然，目前全球已有许多家超级电容器生产商可以提供许多种类的超级电容器产品，但大部分产品都是基于一种相似的双电层结构，超级电容器在结构上与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料，如图1所示。 三、超级电容器应用于汽车领域 随着环保型电动汽车研究的兴起和发展，目前在民用领域中，超级电容器与各类动力电池配合使用组成复合电池，应用于电动汽车的电源启动系统，在车辆的起步、加速、爬坡、制动

电动汽车结构与原理

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

3.电动汽车动力储能装置

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；

电动汽车结构与原理

电动汽车结构与原理 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.D C/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。 26.蓄电池内阻：指蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。 27.汽车悬架：指车身（或车架）与车轮（或车桥）之间的一切传动连接装置的总称。

详解电动汽车电网互动模式及储能价值

电动汽车发展速度迅猛未来可期 中国电动汽车发展速度还是非常快的。今年年初国际可再生能源署对电动汽车、可再生能源的发展有一个国别之间差异的统计。中国电动汽车产销量目前处于领先的位置，去年乘用车来讲中国的销售达到35万，远远高于第二位美国的。中国汽车工程学会也对所有电动汽车的产销量都有了一个统计，到2016年中国全部电动汽车的产销量已经超过了50万辆，其中纯电动占比较大的比例，跟其他国家有一些差异。今年上半年来讲，中国电动汽车整个销量大约20万辆左右，增速还是呈现比较放缓的趋势。充电基础设施来看，如果按80%的车和私人桩的比例来测算，大约接近100万个家用充电桩，公用充电桩刚刚主持人介绍到差不多有16万、17万左右，可以说无论车还是充电基础设施来讲，中国的发展还是非常迅速的。 就未来来看，我们也有很多研究机构对未来的电动汽车充电，包括车辆本身未来发展的趋势有一些判断、一些预测。比如说澎博新能源财经，包括美国的一些实验室，都对电动汽车在内的各类电动汽车的数量、市场占比都有一些预测。

就这张图来看，彭博新能源和阿贡能源实验室他们看好的还是电动汽车技术，右边这张图里面，美国国家可再生能源实验室更加看好的还是插电式混合动力汽车和燃料混合动力汽车。 下面这张图是国际能源署的预测，三种情形预测2030年全球汽车保有量，中间这张图预测电动汽车总量达到1亿辆，这样的预测跟中国目前国内的研究机构包括政府部门的判断来讲，这种预测就可能是偏保守的预测了。

电动汽车发展对于电网的价值 电动汽车大规模发展之后，对整个电力系统会带来怎样的价值？我们认为其核心价值提升电力系统的灵活性。 在传统电力系统模型的方式，电动汽车在其中其实起到两种方面的角色，一方面，可以作为一种负荷侧新生的用电需求。电动汽车是一种灵活的用电负荷，他的充电时间是可以随着我们系统的需求来进行调节的，因此它是可以来提升系统的灵活性。另一方面，电动汽车也是分布式的储能资源，很可能成为新生的替代传统储能技术的一种新的储能方式。 从这两个角度来讲，电动汽车是有很大的潜力来提升整个电力系统的灵活性。最终，系统灵活性一旦提升之后，发电侧就会有更多的清洁能源的消纳能力，电动汽车的用电就有风能、太阳能等波动的能源。中国目前大规模发展汽车仍然存在环境方面争议的。 四大因素影响电动汽车与电网互动 电动车与电力系统的互动的方式主要包括四类影响因素，包括规模即电动汽车本身的数量规模、动力电池技术（主要体现在进步之后也会直接影响到储能的能力）、还有不同电动汽车与电网互动的模式（包括充放电、有序充电，或者退役电池做储能的方式）以及最后一种就是布局（因为电动汽车不同的电力分布也会影响到它与系统互动的效果。） 首先是车辆数的情况。我们这里采用的一个总量的数据是中国汽车工程学会做的《节能与新能源汽车发展路线图》，他预测2030年全国电动汽车总的保有量达

新能源汽车的高效储能方式

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新能源汽车的高效储能方式
作者：郁思慧 来源：《科学家》2017 年第 03 期
摘要 新能源汽车产业是一种战略性新兴产业，在刺激经济发展，促进经济复兴有举足轻 重的作用。新能源汽车是一次动力系统的变革，新增了电池、电机、电控“三大电”和电制动、 电空调、电转向、电子仪表、制动能回收、监控系统“六小电”等关键零部件和总成，它的发展 和形成将带动形成一条崭新的产业链条。 关键词 新能源；汽车；储能；高校 中图分类号 U2 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2017）03—0016—01 在当下，纯电动汽车因其能源效率高，来源多样化，使用维修方便等优点在新能源汽车中 迅速崛起。其特点在于，采用单一蓄电池作为动力来源，通过电池向电动机提供电能，并用电 动机进行驱动。而作为纯电动汽车上的动力设备的蓄电池有很多类型，且各种储能方式都有自 己鲜明的特点，没有哪种储能技术能够一统天下。即便如此，锂电池也会占据其中绝大部分的 应用市场，是最有发展前途的一种储能技术。 1 锂电池的构成材料及优缺点分析 锂离子动力电池的优点在于它具有单体稳定电压高，比能量与能量密度高，使用寿命长， 其重量单位储能为铅酸电池的 3 倍，里聚合物电池为铅酸电池的 4 倍，锂资源较为丰富，价格 也不是很贵，可以说锂离子电池是蓄电池中最被市场看好的动力电池。 它主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质等部分组成。目前负极材料的研发和生产已 比较成熟。正极材料、隔膜和电解质是锂离子电池的核心材料，占据电池成本的 70%：其中又 以正极的附加值最高，约占锂电池成本的 30%。这 3 种核心材料的技术研究与突破，将对锂离 子动力电池的性能提升和电动汽车的商业发展起到重要的推动作用。 目前国内市场上的锂电池正极材料有钴酸锂、锰酸锂及磷酸铁锂等，主要生产企业有杉杉 股份，当升科技等。目前，各企业为了技术革新，积极开展提升比能量、安全性和循环寿命的 研究。 其中，钴酸锂电子电池基本上用在 3C 产品电子领域，出于价格和安全等因素考虑，一般 不做动力电池用：而锰酸锂离子电池，三元材料电池和磷酸铁锂离子电池都可以做动力电池 用。
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通过观察分析这 3 种离子电池的发展，不难看出，锰酸锂路线近几年发展得风生水起，通 过调查得知，全球代表性的电动汽车产品日产聆风、通用沃兰达、丰田锂电版普锐斯等使用的 都是锰酸锂系电池。 而以三元材料为正极的动力锂电池叠片式软包装工艺因其电流集流均匀，散热性好