电动汽车上的动力电池主要是化学电池,即利用化学反应发电的电池,可以分为原电池、蓄电池和燃料电池;物理电池一般作为辅助电源使用,如超级电容器。 动力电池是电动汽车的储能装置,要评定动力电池的实际效应,主要是看其性能指标。动力电池性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等,根据动力电池种类不同,其性能指标也有差异。 1.电压电池电压主要有端电压、标称(额定)电压、开路电压、工作电压、充电终止电压和放电终止电压等。 (1)端电压电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差(2)标称电压标称电压也称额定电压,是指电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。铅酸蓄电池的标称电压是2V,金属氢化物镍蓄电池的标称电压为1.2V,磷酸铁锂电池的标称电压为3.2V,锰酸锂离子电池的标称电压为3.7V。 (3)开路电压电池在开路条件下的端电压称为开路电压,即电池在没有负载情况下的端电压。
(4)工作电压工作电压也称负载电压,是指电池接通负载后处于放电状态下的端电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。
(5)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,电池的电压也不会上升,此时的电压称为充电终止电压。铅酸蓄电池的充电终止电压为2.7~2.8V,金属氢化物镍蓄电池的充电终止电压为1.5V,锂离子蓄电池的充电终止电压为4.25V。
(6)放电终止电压放电终止电压是指电池在一定标准所规定的放电条件下放电时,电池的电压将逐渐降低,当电池再不宜继续放电时,电池的最低工作电压称为放电终止电压。如果电压低于放电终止电压后电池继续放电,电池两端电压会迅速下降,形成深度放电。这样,极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复,从而影响电池的寿命。放电终止电压和放电率有关,放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下,放电电流越大,电池的容量越小。金属氢化物镍蓄电池的放电终止电压为1V,锂离子蓄电池的放电终止电压为3.0V。
少,此时蓄电池的充电状态可以用SOC值的百分数的相对量来表示电池中电荷的变化状态。一般蓄电池放电高效率区为50%~80%SOC。对蓄电池SOC值的估算已成为电池管理的重要环节。
3.内阻电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力,一般是蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。电池内阻越大,电池自身消耗掉的能量越多,电池的使用效率越低。内阻很大的电池在充电时发热很严重,使电池的温度急剧上升,对电池和充电机的影响都很大。随着电池使用次数的增多,由于电解液的消耗及电池内部化学物质活性的降低,蓄电池的内阻会有不同程度的升高。电池内阻通过专用仪器测量得到。
绝缘电阻是电池端子与电池箱或车体之间的电阻4.能量电池的能量是指在一定放电制度下,电池所能输出的电能,单位为W·h或kW·h。它影响电动汽车的续驶里程。电池的能量分为总能量、理论能量、实际能量、比能量、能量密度、充电能量、放电能量等。
(1)总能量总能量是指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和(2)理论能量理论能量是电池的理论容量与额定电压的乘积,指一定标准所规定的放电条件下,电池所输出的能量。
(3)实际能量实际能量是电池实际容量与平均工作电压的乘积,表示在定条件下电池所能输出的能量。
(4)比能量比能量也称质量比能量,是指电池单位质量所能输出的电能,单位为W·h/kg。常用比能量来比较不同的电池系统。
比能量有理论比能量和实际比能量之分。理论比能量是指1kg电池反应物质完全放电时理论上所能输出的能量;实际比能量是指1kg电池反应物质所能输出的实际能量。由于各种因素的影响,电池的实际比能量远小于理论比能量。
电池的比能量是综合性指标,它反映了电池的质量水平。电池的比能量影响电动汽车的整车质量和续驶里程,是评价电动汽车的动力电池是否满足预定的续驶里程的重要指标。
(5)能量密度能量密度也称体积比能量,是指电池单位体积所能输出的电能,单位为W·h/L(6)充电能量充电能量是指通过充电机输入蓄电池的电能。
(7)放电能量放电能量是指蓄电池放电时输出的电能。
5.功率电池的功率是指电池在一定的放电制度下,单位时间内所输出能量的大小,
储后的容量,A·h;T为电池存储的时间,常以天、月为单位。
8.放电倍率电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示,即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示,由此可见,放电时间越短,即放电倍率越高,则放电电流越大。
放电倍率等于额定容量与放电电流之比。根据放电倍率的大小,可分为低倍率(<0.5C)、中倍率(0.5~3.5C)、高倍率(3.5~7.0C)、超高倍率>7.0C)。
例如,某电池的额定容量为20A·h,若用4A电流放电,则放完20A·h的额定容量需用5h,也就是说以5倍率放电,用符号C/5或0.2C表示,为低倍率。
9.使用寿命使用寿命是指电池在规定条件下的有效寿命期限。电池发生内部短路或损坏而不能使用,以及容量达不到规范要求时电池使用失效,这时电池的使用寿命终止。
电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限是指电池可供使用的时间,包括电池的存放时间。使用周期是指电池可供重复使用的次数,也称循环寿命。
除此之外,成本也是一个重要的指标。目前,电动汽车发展的瓶颈之一就是电池价格高。
