中科治疗白癜风有疗效 https://wapyyk.39.net/bj/zhuanke/89ac7.html一、能源系统概述
在目前以及可以预见的将来，能源系统是电动车实现市场化的瓶颈。
为了确保电动车合理的行驶性能，对其能源系统应具有如下要求：
高比能量(2h放电率时至少44w．h／kg)，以确保电动车达到合理的行驶里程；
高比功率，以确保电动车的加速和爬坡性能；
寿命长，免维护；
制造成本低廉；
自放电、自衰减小；
合理的运行环境要求；
充电快、效率高、设备简单；
尺寸小；
发生事故时的安全性好；
可回收性好；
更换简便。
目前，适合电动车的能源系统有：蓄电池、燃料电池、电容器储能和飞轮储能等。
二、蓄电池
1、蓄电池的基本概念
蓄电池是一种化学电源。
在充电时，靠内部的化学反应，将充电电源的电能转变为化学能储存起来；用电时，则是通过化学反应将储存的化学能转变为电能，输出给用电设备。
蓄电池按其电解液的不同分为酸性和碱性两种。
蓄电池有许多类型，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、锂电池、锌空气电池等。
图1一次电池原理
2、蓄电池的主要性能指标和特性
（1）蓄电池的容量
蓄电池的容量表征蓄电池的蓄电能力。
通常以充足电后的蓄电池，放电至其端电压到达规定的终了电压时，电池所放出的总电量来表示。
当蓄电池以恒定电流放电时，其容量(Q)等于：
Q＝Idtd(A．h)
蓄电池的容量不是常数，不但与极板表面参与电化学反应的活性物质数量有关，还与充电的程度、放电电流的大小、放点时间的长短、电解液的密度、温度的高低、蓄电池的效率以及新旧程度等因素有关。
为了便于比较，引出额定容量的概念。
额定容量Qo又名公称容量，是按一定的标准保证蓄电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。
（2）蓄电池的能量
指按一定标准所保证的放电条件下，蓄电池所能输出的电能。
单位是W·h(瓦时)或kW·h(千瓦时)。
（3）蓄电池的比能量
比能量，又称能量密度或能流密度，是评价电动汽车一次充电所
能行驶里程的指标。
它是指单位质量或单位体积电池所能输出的电能，故有质量比能量和体积比能量之分。
蓄电池的比能量比传统汽车车载能源比能量低得多。
各类蓄电池的比能量从几十到W·h／kg多不等，而传统汽车所用的汽油、天然气和甲醇等燃料的比能量分别高达W·h／kg、W·h／kg和W·h／kg。
当进行全面的横向比较时，蓄电池比能量的分母应将电机及其控制器等的质量考虑进去，而汽油、天然气和甲醇等燃料的比能量的分母则应将燃料容器、发动机等的质量考虑进去。
这样考虑的结果，蓄电池的比能量还是要低许多，与上述燃料相比，甚至不在一个数量级上。
（4）蓄电池的循环使用寿命
在蓄电池内进行的每一次充电和放电过程，称为蓄电池的循环。
蓄电池的循环使用寿命又称循环寿命，指在一定的放电条件下，电池容量降到某一规定值之前，电池所能耐受的充、放电循环次数。
蓄电池的循环使用寿命与放电深度、温度、充放电形式等条件有关。
（5）蓄电池的功率
蓄电池的功率是指在一定放电制度下，单位时间内电池输出的能量，单位是kW(千瓦)。
（6）蓄电池的比功率
蓄电池的比功率，又称动力密度，指单位质量或单位容积的电池输出的功率，单位是W／kg或W／L。
蓄电池的比功率大，则表明在单位时间内，单位质量所放出的能量多，即电池能用较大的电流放电。
蓄电池的比功率是评价电动汽车加速性、爬坡能力和最高车速的指标。
（7）蓄电池的输出效率
蓄电池在充放电过程中存在下列损失：
电池有内阻，只要有电流通过即产生热消耗(I2r内)；
电池存在自放电，即使没有负载，也会或多或少消耗一部分能量；
充电末期，水发生电解，消耗能量。
影响蓄电池效率的主要因素是蓄电池存在内阻。
蓄电池内阻包括：正负极板的电阻、电解液的电阻、隔离物的电阻以及连接物的电阻。
其数值与电池容量、电解液的密度和充放电状态有关。
容量大，内阻小；电解液的密度大，内阻小；放电时，内阻增高；充电时，内阻减小。
蓄电池的安时效率一般约为84％-93％，瓦时效率约为71％-79％。
（8）蓄电池的自放电率δ
蓄电池的自放电率是指在蓄电池存放期间(无负荷)容量的下降率，用单位时间内容量下降的百分数表示：
式中：Qa---蓄电池存放前的容量；
Qb--蓄电池存放后的容量；
T--蓄电池存放的时间（天或月）。
（9）蓄电池的充放电特性
蓄电池充电时充电电压或充电电流随充电时间而变化的特性称为蓄电池的充电特性。
蓄电池的充电电压即为充电时蓄电池的端电压。
在恒电流充电场合，充电电压随充电时间增加而增高，在恒电压充电场合，充电电流随充电时间增加而很快衰减。
蓄电池放电时，端电压随放电时间而变化的特性称为蓄电池的放电特性。
图2蓄电池充电特性曲线
3、蓄电池的类型
（1）铅酸电池
铅酸电池是各种蓄电池中最为成熟的一种。
目前其销量占全部蓄电池销量的50％-60％。
目前铅酸电池的比能量一般为30-40W·h/kg，比功率一般为-W/kg，循环使用寿命一般为-次，完全充电时间一般大于8h。
当蓄电池和外负载接通放电时，正极板上的PbO2和负极板上Pb都变成硫酸铅(PbSO4)，电解液中的H2SO4减少，相对密度下降。
充电时按相反的方向变化，正、负极板上的PbSO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增加，相对密度变大。
略去中间的化学反应过程可用下式表示：
铅酸电池的优点有：原料易得，技术成熟，成本低(在二次电池中最低)，效率高(75％-80％)，可靠性高，比功率较高，标称电压高(在所有水溶性电解液电池中最高)，无记忆效应等。
铅酸电池的不足是：比能量低，难于快速充电，自放电率高(通常在25?温度下每天1％-2％)，循环寿命短，而且当过放电和过充电时，寿命显著缩短。
开路电压与蓄电池硫酸浓度呈函数关系。
正常状态下硫酸密度在1.05-1.30g/cm3范围内，电池的开路电压与电解液密度关系为：
E=ρ+0.85
式中ρ-电解液的密度（g/cm3）。
因为电解液密度与电池荷电状态有很好的对应关系，因此，开路电压与荷电状态也有一定的对应关系。
在平时试验时，通常采用密度计测电解液密度来估算剩余电量，但这种方法不能应用在车辆行驶中；而开路电压可以在线测量，所以通常可以利用开路电压估算电池荷电状态。
但对开路电压进行测量时，需要在工作之后经过一段时间使电解液浓度达到平衡状态后进行。
表1产品规格型号与尺寸
（2）镍镉电池
镍镉电池属碱性电池，其正极板为氢氧化镍(Ni(OH)3)，负极板为镉(Cd)和铁(Fe)的混合物，电解质是氢氧化钾(KOH)溶液，密度为1.2kg/L。
为了改善循环寿命和高温性能，电解液中加入氧化锂。
充电反应电解液中的KOH电离为K+和(OH)—。
在充电电流的作用下，正负极板活性物质反应如下：
正极2Ni(OH)2+2(OH)--2e=2Ni(OH)3
负极Cd(OH)2+2K++2e=Cd+2KOH
放电反应电解液中的KOH电离为K+和(OH)—，正极板物质转变为氢氧化亚镍(Ni(OH)2)，负极板物质转变为氢氧化亚镉(Cd(OH)2)：
正极2Ni(OH)3+2K++2e=2Ni(OH)2+2KOH
负极Cd+2(OH)--2e=Cd(OH)2
镉镍电池充放电时两极化学反应方程总式：
2Ni(OH)3+2KOH+Cd=2Ni(OH)2+2KOH+Cd(OH)2
镉镍电池的优点为：比能量较高，达55W·h/kg；比功率较高，W／kg；快速充电性能较好，15min可恢复50％容量，从40％到80％仅用18min；过充放电性能好；循环使用寿命长，等于铅酸电池的2倍，可达0多次，寿命可达7年；使用温度范围宽(—40-85C)。
这些性能都优于铅酸电池。
镉镍电池的缺点是：成本较高，为铅酸电池的2.4倍；标称电压低，等于1.2V(铅酸电他为2V)；有记忆效应；报废电池存在重金属镉污染等。
记忆效应：如果电池属镍镉电池，长期不彻底充电、放电，易在电池内留下痕迹，降低电池容量，这种现象称为电池记忆效应。
意思是说，电池好像记忆用户日常的充、放电幅度和模式，日久就很难改变这种模式，不能再做大幅度充电或放电。
锂离子电池不存在这种效应。
由于传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。
电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。
在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。
同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。
要消除这种效应，有两种方法，一是采用小电流深度放电（如用0.1C放至0V）一是采用大电流充放电（如1C）几次。
事实上，氢镍电池、锂电池、铅酸蓄电池也都有记忆效应。
其反应还都是与晶枝生长有关。
应当说明，镉镍电池虽然成本较高，但其使用寿命长、比能量大，实际使用成本并不高。
为了治理镉污染，近年来，欧美等国己可做到％回收和再生。
镉镍电池是目前除铅酸电池之外在电动汽车上应用最多的电池。
（3）镍氢电池
镍氢电池也是碱性电池，其基本特性与镉镍电池相似，但不含重金属，回收一般不构成问题，故有“绿色电池”之称。
近年来，镍氢电池受到国际上的普遍
