電動汽車動力電池及其充電技術(shù)

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1、第21卷第3期湖南理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)V01．2lNO．32008年9月JournalofHunanInstituteofScienceandTechnolo~w(NaturalSciencesSep．2008電動汽車動力電池及其充電技術(shù)丁躍澆，張萬奎(湖南理工學(xué)院機(jī)械與電氣工程系，湖南岳陽414006)摘要：電動汽車動力電池由鉛酸電池、氫鎳電池、燃料電池，發(fā)展到鋰離子電池．縮短動力電池的充電時間，增加動力電池的充電容量是充電的關(guān)鍵技術(shù)．關(guān)鍵詞：鉛酸電池，鋰離子電池，充電技術(shù)中圖分類號：TM912文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文

2、章編號：1672．5298(2008)03。0059．03PowerBatteriesforElectricAutomobilesandTheirRechargingTechniquesDINGYue-jiao，ZHANGWan—kui(DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering，HunanInstituteofScienceandTechnology,Yueyang414006，China)Abstrct：Powerbatteriesforelectricautomo

3、bileshavedevelopedgreatlyfromlead—acidbattery,Ni-MHbatteries，fuelbatteries，toLi-ionbateries．Reducingtherechargingtimeofbatteriesandenhancingtheirrechargingcapacitieshavebecomethecrucialtechnique．Keywords：lead-acidbattery；Li-ionbateries；rechargingtechnique動力電池是電動

4、汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一．1881年特魯夫(GustaveTrouve)制造出世界上第一輛電動三輪車時，使用的是鉛酸電池．目前，仍有不少混合動力汽車和純電動汽車采用新一代鉛酸電池．近十多年來，鋰離子動力電池在電動汽車生產(chǎn)中得到應(yīng)用，越來越顯示出其優(yōu)越性．美國學(xué)者麥斯J．A．Mas通過大量實驗提出電池充電可接受的電流定理：1)對于任何給定的放電電流，電池的充電接受電流與放出容量的平方根成正比；2)對于任何放電深度，一個電池的充電接受比與放電電流的對數(shù)成正比，可以通過提高放電電流來增大充電接受比；3)一個電池經(jīng)幾種放電率放電，其

5、接受電流是各放電率接受電流之總和．也就是說，可以通過放電來提高蓄電池的充電可接受電流．在蓄電池充電接受能力下降時，可以在充電的過程中加入放電來提高接受能力．汽車動力電池的性能和壽命與很多因素有關(guān)，除了其自身的參數(shù)，如電池的極板質(zhì)量、電解質(zhì)的濃度等外；還有外部因素，如電池的充放電參數(shù)，包括充電方式、充電結(jié)束電壓、充放電的電流、放電深度等等．這給電池管理系統(tǒng)BMS估計蓄電池的實際容量和SOC帶來很多困難，需要考慮到很多的變量．WG6120HD~合動力電動汽車的電池管理系統(tǒng)是建立在SOC數(shù)值的管理上．SOC(stateofc

6、harge)指的是電池內(nèi)部參加反應(yīng)的電荷參數(shù)的變化狀態(tài)，反映蓄電池的剩余容量狀況．這在國內(nèi)外都已經(jīng)形成統(tǒng)一認(rèn)識．1鉛酸電池鉛酸蓄電池是一個很復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)．充放電電流的大小和它工作溫度等外部因素都會影響蓄電池的性能．計算電池的SOC值，并根據(jù)汽車的運(yùn)行狀態(tài)以及其它的參數(shù)來確定汽車的運(yùn)行模式，是電動汽車的一項關(guān)鍵技術(shù)．鉛酸蓄電池的應(yīng)用歷史最長，也是最成熟、成本售價最低廉的蓄電池，已實現(xiàn)大批量生產(chǎn)．但它比能量低，自放電率高，循環(huán)壽命低．當(dāng)前存在的主要問題是其一次充電的行程短．近期開發(fā)的第三代圓柱型收稿日期：2008．0

7、4．15基金項目：湖南省自然科學(xué)基金資助項目(06JJ5087)作者簡介：丁躍澆(1967)，男，湖南臨湘人，湖南理工學(xué)院機(jī)械與電氣丁程系副教授．主要研究方向：自動控制60湖南理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第21卷密封鉛酸蓄電池和第四代TMF(箔式卷狀電極)密封鉛酸蓄電池已經(jīng)應(yīng)用于Ev和HEV電動汽車上．尤其是第三代VRLA蓄電池的低阻抗優(yōu)點可以控制快速充電過程中的歐姆熱，延長電池的壽命．脈沖分階段恒流快速充電方法能很好地適應(yīng)混合動力汽車鉛酸蓄電池在變電流放電狀態(tài)下，充電時間短，使蓄電池荷電狀態(tài)SOC始終保持在50％．80

8、％范圍內(nèi)的要求．試驗表明，只需要196秒，就可以使蓄電池電量從50％C充到80％C．這種充電方法基本滿足了蓄電池的接受曲線，蓄電池的溫升較小，產(chǎn)生氣體少，壓力效應(yīng)不大，而且充電時間短．最優(yōu)的充電方式是充電電流始終遵循固有充電接受曲線，在充電過程中，充電接受率保持不變，隨著時間的增加，充電電流按固有充電接受曲線遞減(指數(shù)曲線遞減)，