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汽车动力电池

电能配件 2023-1-16 11:14 Au: 能源观察


汽车动力电池

电动汽车电池分两大类,蓄电池和燃料电池。蓄电池适用于纯电动汽车,包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池、三元锂电池。

燃料电池专用于燃料电池电动汽车,包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC )、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC )、直接甲醇燃料电池(DMFC )。

功能

随着电动汽车的种类分歧而略有差别。在仅装备蓄电池的纯电动汽车中,蓄电池的作用是汽车驱动系统的唯一动力源。而在装备传统发动机(或燃料电池)与蓄电池的夹杂动力汽车中,蓄电池既可饰演汽车驱动系统主要动力源的脚色,也可充任辅助动力源的脚色。可见在低速和启动时,蓄电池饰演的是汽车驱动系统主要动力源的脚色;在全负荷加速时,充任的是辅助动力源的脚色;在正常行驶或减速、制动时充任的是贮存能量的脚色。

组成


汽车动力电池

燃料电池由燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原。假如在阳极(即外电路的负极,也可称燃料极)上持续供给气态燃料(氢气),而在阴极(即外电路的正极,也可称空气极)上持续供给氧气(或空气),便可以在电极上持续发生电化学反应,并发生电流。由此可见,燃料电池与常规电池分歧,它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内,而是贮存在电池外部的储罐中。当它工作(输出电流并做功)时,需要不中断地向电池内输入燃料和氧化剂并同时排出反应产物。因此,从工作方式上看,它类似于常规的汽油或柴油发机电。

由于燃料电池工作时要持续不竭地向电池内送入燃料和氧化剂,所以燃料电池使用的燃料和氧化剂均为流体(气体或液体)。最常用的燃料为纯氢、各类富含氢的气体(如重整气)和某些液体(如甲醇水溶液),常用的氧化剂为纯氧、净化空气等气体和某些液体(如过氧化氢和硝酸的水溶液等)。

燃料电池阳极的作用是为燃料和电解液提供公共界面,并对燃料的氧化发生催化作用,同时把反应中发生的电子传输到外电路或者先传输到集流板后再向外电路传输。阴极(氧电极)的作用是为氧和电解液提供公共界面,对氧的还原发生催化作用,从外电路向氧电极的反应部位传输电子。由于电极上发生的反应大多为多相界面反应,为进步反应速率,电极一般采用多孔材料并涂有电催化剂。

电解质的作用是输送燃料电极和氧电极在电极反应中所发生的离子,并能阻止电极间直

接传递电子。

隔膜的作用是传导离子、阻止电子在电极间直接传递和分隔氧化剂与还原剂。因此隔膜

必须是抗电解质腐蚀和绝缘的物质,并具有杰出耐润湿性。

电池组


汽车动力电池

电动汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池,充电到4.2V的锂离子电池而言,这样的电池组可发生跨越400V的总电压。虽然汽车电源系统将电池组看做单个高压电池,每次都对整个电池组进行充电和放电,但电池控制系统必须自主斟酌每个电池的情况。假如电池组中的一个电池容量稍微低于其他电池,那末经过量个充电/放电周期后,其充电状态将逐渐偏离其它电池。假如这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡,那末它终极将进入深度放电状态,从而致使损坏,并终极形成电池组故障。为避免这种情况发生,每个电池的电压都必须监视,以确定充电状态。此外,必须有一个装置让电池零丁充电或放电,以平衡这些电池的充电状态。

电池组监视系统的一个重要斟酌因素是通讯接口。就PC板内的通讯而言,常用的选项包括串行外设接口(SPI)总线、I2C总线,每种总线的通讯开销都很低,适用于低干扰情况。另一个选项是控制器局域网(CAN)总线,这种总线在汽车应用中被普遍使用。CAN总线很是棒,具有误差检测和故障容限特性,可是它的通讯开销很大,材料本钱也很高。虽然从电池系统到汽车主CAN总线的毗连是值得要的,但在电池组内采用SPI或I2C通讯是有上风的。


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