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蓄电池性能要求与影响因素

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:蓄电池的作用是储存电能。蓄电池能够反复使用。高能蓄电池的不断发展,使混合动力汽车的动力性能不断提高,一次充电后的续驶里程也不断延长,蓄电池主要性能指标如下。SOC=1即表示蓄电池为充满状态。对SOC进行精确的实时辨识,是蓄电池管理系统的一项关键技术。在每一个循环中,蓄电池中的化学活性物质,要发生一次可逆性的化学反应。放电深度浅时,有利于延长蓄电池的寿命。开发和研制高效、低成本的蓄电池是电动汽车发展的关键。

蓄电池性能要求与影响因素

电池的作用是储存电能。蓄电池在充电过程中,利用外部的电能使内部活性物质再生,将电能转化为化学能,需要放电时再将化学能转换为电能输出。各类蓄电池的基本工作原理都是电能→化学能→电能→化学能的可逆变换过程。蓄电池能够反复使用。一般称能够将化学能转换为电能的电池为蓄电池。

第二代混合动力汽车大多釆用高能蓄电池。高能蓄电池的作用仍然是储存电能,即按电能→化学能→电能→化学能的可逆变换过程来工作,能量转换受到活性物质的限制。高能蓄电池的不断发展,使混合动力汽车的动力性能不断提高,一次充电后的续驶里程也不断延长,蓄电池主要性能指标如下。

1.电压(V)

电动势:外电路断开,即没有电流通过电池时,在正负极间测得的电位差

②开路电压:蓄电池在开路时的端电压,一般开路电压与电动势近似相等。

③额定电压:蓄电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。

④工作电压(负载电压、放电电压):在蓄电池两端接上负载后,在放电过程中显示出的电压。

⑤终止电压:蓄电池在一定标准所规定的放电条件下放电时,其电压将逐渐降低:蓄电池不宜再继续放电时,其最低工作电压称为终止电压。

2.蓄电池容量(A·h)

①理论容量:根据蓄电池活性物质的特性,按法拉第定律计算出的最高理论值,一般用质量容量(A·h/kg)或体积容量(A·h/L)来表示。

②实际容量:在一定条件下能输出的电量,等于放电电流与放电时间的乘积。

③标称容量(公称容量):用来鉴别蓄电池的近似容量值,由于没有指定放电条件,只标明蓄电池的容量范围而没有确切值。

④额定容量(保证容量):按一定标准所规定的放电条件,蓄电池应该放出的最低限度的容量。

⑤荷电状态(SOC):指参加反应蓄电池容量的变化。SOC=1即表示蓄电池为充满状态。随着蓄电池放电,其电荷逐渐减少。此时,可以用SOC的百分数的相对量来表示蓄电池中电荷的变化状态,一般蓄电池放电高效率区为50%~80%。对SOC进行精确的实时辨识,是蓄电池管理系统的一项关键技术。

3.能量(W·h:kW·h)

蓄电池的能量决定混合动力汽车的行驶距离。

①标称能量:在一定标准所规定的条件下,蓄电池所输出的能量,是蓄电池的额定容量与额定电压的乘积。

②实际能量:在一定条件下蓄电池所能输出的能量,是蓄电池的实际容量与平均工作电压的乘积。蓄电池质量是本身结构件质量和电解质质量的总和。

③比能量(W·h/kg):参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小,通俗地讲是指动力电池组单位质量中所能输出的能量。

④能量密度(W·h/L):指动力电池组单位体积中所能输出的能量。(www.xing528.com)

4.功率(W:kW)

在一定的放电规则下,蓄电池在单位时间内所输出的能量,蓄电池的功率决定混合动力汽车的加速性能。

①比功率(W/kg):指蓄电池单位质量中所具有的电能的功率。

功率密度(W/L):指蓄电池单位体积中所具有的电能的功率。

5.蓄电池的内阻

电流通过蓄电池内受到的阻力,使蓄电池的电压降低。在内阻作用下,蓄电池放电时的端电压低于电动势和开路电压,在充电时的端电压高于电动势和开路电压。蓄电池的内阻越小越好。

6.循环次数(次)

蓄电池的工作是一个不断充电、放电、再充电的循环过程。按一定标准的规定放电,当蓄电池的容量降到接近某一规定值时,就要停止放电,此时需要充电才能继续使用。在每一个循环中,蓄电池中的化学活性物质,要发生一次可逆性的化学反应。随着充电和放电次数的增加,蓄电池中的化学活性物质会发生老化变质,化学功能逐渐弱化,使蓄电池的充电和放电效率逐渐降低,当蓄电池损失全部功能后报废。蓄电池充电和放电的循环次数与充电和放电的形式、蓄电池的温度及放电深度有关。放电深度浅时,有利于延长蓄电池的寿命。特别是在混合动力汽车上使用时,蓄电池组中各个蓄电池的均衡性、安装方式、固定方式、所受的振动和线路安装方式等,都会影响蓄电池的工作循环次数。

7.使用年限(年)

除以循环次数表示蓄电池使用时间外,通常还要用使用年限来表示其寿命。

8.放电速率(放电率)

一般用蓄电池的放电时间或放电电流与额定电流的比例来表示。

①时率:蓄电池以某种电流强度放电直到其电压降低到终止电压时,所需的放电时间。

②倍率:蓄电池以某种电流强度放电的数值为额定容量数值的倍数。

9.自放电率

蓄电池的局部作用造成的容量消耗,容量损失与搁置之前的容量之比,叫作蓄电池的自由放电率。自放电率用单位时间(月/年)内蓄电池容量下降的百分数来表示。

10.成本

蓄电池成本与其技术含量、材料、制作方法和投产规模有关。目前,新开发的高比能量的蓄电池成本较高,使混合动力汽车的造价也较高。开发和研制高效、低成本的蓄电池是电动汽车发展的关键。

除上述性能指标外,还要求蓄电池无毒性,对周围环境不会造成污染或腐蚀,使用安全,有良好的充电性能、充电操作方便、耐振动、无记忆性,对环境温度变化不敏感,易于调整和维护等。

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