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混合电力推进系统对贮能装置的要求 |
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| 发布时间：2011-11-17 22:06:04 资讯来源：钜能电池 点击次数： |
混合电力推进系统对贮能装置的要求如下：
1．能量密度与功率密度。混合动力车（HEV）对贮能体系的能量密度与功率密度的要求是不高的。例如脉冲放电功率为25kW的贮能体系的重量为40kg，体积为32L，则其功率密度的要求为625W／kg和780W／L。在持续时间为18s的脉冲放电过程中共放出能量为125W·h，单位重量和体积的能量为3．1W·h／kg和3．9W·h／L。同样，可算出贮能体系的能量密度为：1000÷40=25W·h／kg和1000÷32=31．3W·h／L。显然HEV对贮能体系的能量密度和功率密度的要求，各种畜电池基本上都是可以满足的。日本索尼电池和法国SAFT电池公司转而从纯动力汽车转向混合动力电池的研究显然有针对混合电动车市场发展趋势的一些调整。甚至一些非电化学反应体系，例如超级电容器和贮能飞轮，也接近达到了这一要求。
2．可利用的能量。为了延长HEV中蓄电池的充放电寿命，应尽可能使蓄电池在正、负尖脉冲电流作用下不致达到过充电和过放电状态。此外，当蓄电池充电电压在达到析气电压之前，其充电效率最高，此时蓄电池的荷电态居于70％以下。因而HEV中的蓄电池在循环工作时的荷电态(SOC)应当在25％~75％范围内，即蓄电池的工作点应当选择在SOC为50％的状态，混合在运行过程中，蓄电池的荷电态变化范围要控制在25％～75％，那么蓄电池可利用的能量只有额定能量的50％，它不像在纯动力汽车中的蓄电池那样，其可利用的能量差不多就是其额定能量。欲控制蓄电池荷电态，HEV的控制系统就应当尽可能精确地测定电池荷电态，然后才自动调整它。以前曾研究过VRLA的荷电态跟其一些特性参数的关系。可以利用VRLA内阻的变化来大致推测VRLA的荷电态是否处于50％，因为荷电态在50％以上时，VRLA的内阻几乎不变；低于50％时则迅速上升。
3．充放电速率与吸收和输出功率。蓄电池的充电接受能力和大电流放电能力反映出它在HEV动力系统中的吸收和输出功率。充电接受能力强的蓄电池，其吸收HEV在刹车或下坡减速时产生的再生能量的能力就强，即峰值再生脉冲功率高；同样，大电流放电能力强的蓄电池，其脉冲放电功率必然很大，电动车加速和爬坡性能也理应很强。影响蓄电池充电接受能力和大电流放电能力的关键因素，除了电池的内阻以外，就是电池中电化学反应体系的电化学活性，其外观表现就是充放电曲线。充电曲线和大电流放电曲线比较平坦的电池，其输出和吸收脉冲电流的功率就高。
蓄电池的充电和放电特性也会影响到蓄电池荷电态工作点的选择。铅酸和镉镍电池放电的稳定性比充电要好，其荷电态工作点可选择在50％以下。相反，锂离子电池和锂聚合物电池的放电曲线比较倾斜，其欧姆压降也较大，但其充电接受性能较好，那么其荷电态工作点就应当选取在50％或高于50％。
4．充放电循环效率。HEV对贮能体系的循环效率要求很高，要达到90％或以上。采用蓄电池作为贮能体系，则其充放电循环效率也要求达到90％以上，这样才可以保证电池在高的正脉冲或负脉冲电流作用下，不至于达到过充电或过放电状态；这不仅提高了能量利用率，而且还延长了蓄电池的寿命。薄极板的阀控式密封铅酸蓄电池具有极低的内阻，其充放电能量循环效率可以满足上述要求，镉镍电池接近上述要求。但对于镍氢电池、锂离子电池和锂聚合物电池而言，由于它们的内阻比较高，放电曲线比较倾斜，那么在HEV中高电流脉冲作用下，其能量循环效率就达不到90％，满足不了HEV的要求。显然，若把后者用于HEV中的贮能体系，则要作一定牺牲的。
5．循环寿命。HEV要求蓄电池的工作点选定在SOC为50％左右，虽然充放电循环数可以很高，并且不会出现过充电过放电现象，并且充放电效率也可很高，但对许多电池来说，连续处于如此低的荷电态是非常不利的。VRLA会因硫酸盐化而使放电容量逐渐下降，镉镍和镍氢电池会因记忆效应而加速失效，同样对锂电池也很不利。如果把蓄电池荷电态工作范围控制在40％～60％，则将会得到显著改善。因而，应当让HEV的控制系统能够周期性地对蓄电池进行一次深充和深放，以利于保持蓄电池的充放电能力和容量。
6．工作电压范围。HEV要求贮能体系的工作电压范围为300-400V，这意味着在蓄电池荷电态为50％时的端电压为350V，蓄电池在工作时19允许有4-50V的波动。HEV在工作时，其脉冲电压有时是相当高的，有一些电池(松下锂电池和聚合物电池)放电曲线的斜率较陡，尤其是低温更陡，那么当放电脉冲或再生脉冲的电压较高时，就有可能使蓄电池组的工作电压超过300～400V范围。再者，蓄电池组中各单块电池的电压是高低不齐的，那么在充放电过程中，它们对蓄电池组总电压的影响也不是成比例。这些因素都会影响蓄电池组可利用的荷电态范围，也就是可利用的能量。
7．工作温度范围。对于-40～52℃工作温度范围而言，现有的动力蓄电池是难以直接达到的。就铅酸蓄电池来说，上限温度+52℃是不成问题的，但当荷电态处于50％时，酸的浓度已经降低，那么在-40℃时电解液将会结冰。镉镍和镍氢电池在下限温度时放电容量很小，在上限温度时充电接受能力又很小。现有的锂离子电池和锂聚合物电池不能在-40℃低温下工作。虽然可以对蓄电池组采用局部保暖措施，但却增加了成本。因而HEV在极低温度条件下进行正常工作是不合算的。当前人们正在对EV和HEV的温度控制技术进行研究，并提出了解决VRLA、镍氢电池、锂离子电池温度控制问题的方案，促进HEV在各种环境条件下正常工作。
8．价格。除铅酸蓄电池外，其他电池均满足不了要求。 |
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