电动汽车动力电池管理系统的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文第一章绪论这可大大缓解供电、用电矛盾中对电力储备能力的要求。但至今纯电动汽车仍未达到广泛普及的实用阶段，最严重的问题是动力电池技术上的困扰：能量密度低、续驶里程短、充电时间长等。目前其性能价格比太低，不能与现有内燃机汽车相竞争，用户难于接受，特别是充电站网的建设困难可能要大于研制、生产电动汽车本身。图1-22008年参与混合动力汽车的中国厂家Fig.1-2ChinaAutomakerEngageinHEVDevelopmentin2008混合电动汽车（HybridElectri

2、cVehicle），将传统的内燃机(又称辅助动力装置APU)、电力驱动和储能装置结合在一起，通过内燃机和电动机两种动力源来协调驱动汽车。与常规的内燃机动力相比，混合动力的主要优点是：采用了高功率的能量储存装置(飞轮、超级电容器或蓄电池)向汽车提供瞬时能量；减小发动机尺寸、提高效率、降低排放。另外蓄电池也可由电网充电，它是近几年在传统混合动力汽车的基础上，又派生出的一种插电式（Plug-In）混合动力汽车，简称PHEV，一些企业也把它称之为Duo-Mode，比如BYD年底上市的F3DM。目前混合动力电动

3、汽车是电动汽车市场中的主流，国内外很多企业都加入到了混合动力汽车的研发队伍，如图1-2所示，其产品也逐渐被市场接受。混合动力汽车基本上不改变现有的汽车 产业结构，不改变现有能源(石油燃料)的体系，不改变用户对汽车的使用习惯，也 是它能够迅速实现产业化的重要因素。专家们预测，在未来十年内将可能有40%的燃油汽车实现混合驱动。燃料电池电动汽车（FCEV），用电动机作为动力同时用燃料电池作为能源转换。其能源获取从短期看，含氢的化学燃料、小有机分子和无机材料都可作为燃料；从长期和更大范围来看，氢能构成了人类所

4、需能量供给的来源直接依托于太阳。以氢2上海交通大学硕士学位论文第一章绪论作为中间能量载体，将不会面临像石油、煤炭、天然气等不可再生能源的枯竭问题。当以纯氢为燃料时，燃料电池汽车是另一种能够达到真正意义上的“零”排放的汽车（单指燃料电池电动汽车本身的运行过程而言时）；当以车载甲醇燃料重整器制氢时，其尾气排放也完全可以达到美国加州制定的超低排放标准。在动力性和续驶里程等性能上，燃料电池汽车完全可以和传统内燃机汽车相媲美。但燃料电池的功率密度较汽油的功率密度低很多，因此还需要用少量的电池或超级电容，以提高汽

5、车的加速性能。虽然燃料电池电动汽车有良好的前景，但目前技术门槛比较高尚未产业化，同时燃料电池的可靠性、寿命有待改进，氢气的基础设施有待建立，氢气的来源和供应有待解决。1.2车用电池的发展作为电动汽车的关键部件，动力电池对整车动力性、经济性和安全性都有重大影响。电动汽车应当具备优良的驾驶性能和高的可靠性，电动汽车用电池需要具备能量密度高、输出功率高、寿命长、充放电效率高、适用温度范围宽、自放电低、负载特性好、温度存储性能好、低内阻、无记忆效应、可实现快速充电、安全性高、可靠性高、成本低以及可重复使用等特

6、性。当今，电动汽车可选择的电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等。表1-1为常用车用动力电池的参数和性能比较[4]。表1-1常用车用动力电池的参数和性能比较比能量比功率寿命成本温度转换电池种类(Wh/kg)(W/kg)(次)(美元)(℃)效率优点突出问题(％)铅酸4080500800～40价格低，可靠比特性差钠硫1201402000150350寿命长，比能量高高温起动镍氢6012010002000～40比能量高价格偏高锂离子100250600150450比能量高高温起动锌-空气10050200

7、低60比能量高寿命短PEMFC350350长10070～10060起动快，技术成熟不兼容CO碱性AFC高高长低70～10070起动快，技术成熟不兼容CO2磷酸PAFC中长高150～21040起动快，技术成熟有强腐蚀性熔融碳酸盐MCFC高长低550～650>60可用天然气有强腐蚀性固体氧化物SOFC中长低1000～1100>60可用甲烷结构不稳定3上海交通大学硕士学位论文第一章绪论(1).铅酸蓄电池铅酸蓄电池作为动力型电池的应用历史最长，具有技术成熟、成本售价低廉、可靠性好、原材料易得等优点，是目前最为

8、常见的一种车用蓄电池。但是铅酸蓄电池的比能量和比体积都较小，这导致其一次充电的行程短，运行效率低，因此铅酸电池电动汽车广泛应用于叉车、场地车、观光车等。目前铅酸蓄电池的重点是要解决比能量低、循环寿命短、充电速度慢等几大问题。影响铅蓄电池市场前景的主要因素有三方面：一是铅矿资源短缺。据报导，中国铅矿仅可供开采16年；二是铅蓄电池生产过程以及废弃电池会对环境产生污染；三是产业政策。中国已出台废电池污染防治技术政策，对废铅蓄电池的回收和再生利用已做出了具体规定