《长春汽车工业高等专科学校.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长春汽车工业高等专科学校.doc（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、长春汽车工业高等专科学校期 末 实 践 报 告题目/实践名称 纯电动汽车电池性能研究专业 / 班级 TQP4班学 生 姓 名 XXXX学 号 xx企业指导教师 张天波（企业师傅）校内指导教师 赵宏涛起 止 时 间 2014.4.15-2014.5.30实 习 单 位 一汽高专目录内容摘要Abstract第一部分 总述11.1引言1第二部分 纯电动车电池的基本情况22.1纯电动汽车电池发展22.2 纯电动汽车电池的问题3第三部分 电池的性能指标43.1 电池的容量43.2 电池的能量43.3 能量密度与功率密度43.4 电池的开路电压53.5 电池的内阻53.6 电池的工作电压、放电终止电压和放
2、电曲线53.7 电池的寿命63.8 电池的温度特性73.9 贮存性能和自放电7第四部分 总结94.1总结9参 考 文 献10致 谢11摘 要 随着汽车的保有量的增多，石油能源短缺和环境污染又成为一大问题，新能源汽车的发展让我们看到一些希望，新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。 电池的性能成为了电动汽车发展的重要领域，电池的性能决定了汽车行驶的里程，电池的性能指标有电池的容量，电池的能量，能量密度与功率密度，电池的开路电压，电池的内阻，电池的工作电压、放电终
3、止电压和放电曲线，电池的寿命，电池的温度特性等。 纯电动汽车是未来发展的主流方向。电池却是未来纯电动车发展的重要的一步。 关键词：纯电动汽车；石油能源短缺和环境污染；电池的性能。Abstract With the amount of the automobile increasing, oil energy shortage and environmental pollution has become a major problem, the development of new energy vehicles let us see the hope, new energy vehicles
4、refers to the use of unconventional car as the power source for fuel (or the use of conventional vehicle fuel, using new type vehicle power device), advanced technology power control and drive the vehicle, formed the technical principle advanced, with new structure, new technology of automobile.Batt
5、ery performance has become an important field of the development of electric vehicles, battery performance determines the vehicle mileage, performance index of cells have the capacity of the battery, battery energy, energy density and power density, the open circuit voltage of the battery, the batte
6、ry internal resistance termination voltage and discharge curve working voltage, the battery discharge, battery life, the temperature of the battery characteristics.Pure electric vehicle is the main direction of future development. An important step towards the development of pure electric vehicle ba
7、ttery is.Key words：Pure electric vehicles; oil energy shortage and environmental pollution; the battery performance.第一部分 总述1.1引言 随着汽车的增多全球能源危机与环境污染的日益加重，电动汽车的发展已成为未来汽车工业发展方向之一 动力电池组是电动汽车的重要组成部分，直接影响着电动汽车的起动 加速 行驶里程等多项性能 因此，对动力电池组进行测试是电动汽车研发的重要环节 目前国内对动力电池性能的研究和评价大多数只是停留在对电池单独进行试验的层面上，即在对电池进行恒流放电的情况下
8、对其性能进行研究和评价1但是用这种方法所得到的动力电池性能参数和车辆在实际运行工况下电池性能参数相差较大，不能真正反映动力电池的真实性能状态，为此设计一套符合当前发展需要的动力电池性能测试方法势在必行。第二部分 纯电动车电池的基本情况纯电动汽车(Blade Electric Vehicles ,简称BEV)，它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。虽然它已有134年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。2.1纯电动汽车电池发展电池是电动汽车
9、发展的首要关键，汽车动力电池难在 “低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池经过10多年的筛选，现在普遍看好的氢镍电池，铁电池，锂离子和锂聚合物电池。氢镍电池单位重量储存能量比铅酸电池多一倍，其它性能也都优于铅酸电池。但目前价格为铅酸电池的4-5倍，正在大力攻关让它降下来。铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，成本得到大幅度降低，也有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为4倍，而且锂资源较丰富，价格也不很贵，是很有希望的电池。我国在镍氢电池和锂离子电池的产业化开
10、发方面均取得了快速的发展。电动汽车其他有关的技术，近年都有巨大的进步，如：交流感应电机及其控制，稀土永磁无刷电机及其控制，电池和整车能量管理系统，智能及快速充电技术，低阻力轮胎，轻量和低风阻车身，制动能量回收等等，这些技术的进步使电动汽车日见完善和走向实用化。我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，假如中国人均汽车持有量达到现在全球水平-每1000人有110辆汽车，我国汽车持有量将成10倍地增加，石油进口就成为大问题
11、。因此在我国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。2.2 纯电动汽车电池的问题 纯电动汽车技术还存在不少问题，如蓄电池的使用寿命不长而更换成本高;国产零部件尚未完全过关，关键元器件均需进口;低温条件下电池超快充电技术未根本解决等。第三部分 电池的性能指标 3.1 电池的容量电池的容量是指完全充电的蓄电池在规定条件下所释放的总电量，常用字母C来表示，其单位为安培时(Ah)。与其相关的还有蓄电池储存性能，即表示蓄电池长期搁置后容量变化的特性。电池容量通常有以下几种：理论容量、额定容量、可用容量、剩余容量。3.2 电池的能量 电池的能量是指在一定标准所规定的放电条件
12、下电池对外做功所能输出的电能，其单位为瓦时(Wh)或千瓦时(kWh)。电池的能量通常有如下几种：总能量、充电能量、放电能量。 在此需特别强调容量与能量的区别：前者表示电池输出的电量，而后者表示其做功能力。能量可以用容量乘以放电平均电压获得。电气设备用电流控制时，则用容量衡量；当电压显得重要时，则多用能量。分析比较电动汽车能量利用效率时即用能量。3.3 能量密度与功率密度 它们分别指从蓄电池的单位质量（或体积）所获取的电能与输出功率，也分别被称为比能量与比功率。有如下四种具体表示法： (1)质量能量密度，也称质量比能量，单位为Wh kg。 (2)体积能量密度，也称体积比能量，单位为Wh/L。 (
13、3)质量功率密度，也称质量比功率，单位为W/kg。 (4)体积功率密度，也称体积比功率，单位为W/L。 能量密度与功率密度的区别：蓄电池的功率一定程度地解决了汽车的加速性、爬坡性和最高车速，而蓄电池的能量密度决定了汽车一次充电后的续驶里程。蓄电池的重量也一定程度地影响了汽车的驱动力，而电池的体积决定了汽车各部件在汽车底盘的布局空间。所以电动汽车希望比功率和比能量都能较大：但一般来说，蓄电池的功率密度增加时，能量密度要下降。其原因是：蓄电池内产生高电流的化学反应限制了能量密度，为了产生高电流，需要大量的集电器；为了让出空间就得缩小储存电能量的电极材料的体积。3.4 电池的开路电压 蓄电池处于开路
14、状态下电极两端的电位差称为开路电压，一般用高内阻的电压表或万用表测量。电池的开路电压主要取决于构成电池的材料特性，如正、负极材料及电解液的性质。对于同一系列的电池，如果材料来源不同晶型结构不同，制成电池的开路电压也会有差异，这一点在电池组合时需特别注意即要选择性能尽可能一致的单体电池为同一组。开电压是电池系的一种特征数据，随着电池存放时间的延长，其开路电压会有所下降，这是电池自放电引起的，但下降幅度不大。如果电池的开路电压下降很快，则说明电池内部可能存在慢性短路或电池性能衰退。3.5 电池的内阻 在电动汽车电池放电时的内阻包括欧姆内阻和极化电阻。欧姆内阻是电池中各组成部分的电子导电阻力、离子导
15、电阻力及接触电阻之和，与电极结构和装配工艺有关。极化电阻是电极反应形成的，与电极反应的本质及材料有关。电池内阻越小，电池工作输出电流时电池内部的压降就越小，电池就能输出较高的工作电压和较大的电流，输出能量和容量也就越大。3.6 电池的工作电压、放电终止电压和放电曲线电池工作电压是指电池放电时，电池两极之间的电位差，也叫放电电压或端电压。工作电压应等于其开路电压减去电池内阻的压降，与放电制度有关。放电制度是指电池放电时所规定的各种条件，主要包括放电方式（指连续或间断）、放电电阻、放电电流、放电时间、放电终止电压及放电环境温度等。放电终止电压是指电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压。
16、根据不同的电池类型及放电条件，对电池容量和寿命的要求也不同，因此所规定的电池放电终止电压也不同。一般在低温或大电流放电时，终止电压要求低，因为此时电极极化大，活性物质不能得到充分利用，电池电压下降较快。而在小电流放电时，终止电压就规定较高，因为小电流放电电极极化小，且活性物质能得到充分利用。放电曲线表示在一定放电条件下，连续放电时电池的工作电压随时间变化的关系曲线。如图3.6所示，表示某电池在不同放电率下的放电曲线。从中可清楚地看出放电时。其工作电压随时间的变化过程，通过放电曲线也可计算出放电时间和放电量。放电时率小者，其电压下降速度快，终止电压低，放电时间也短。反之放电时率大者，其工作电压下
17、降慢，往往也能输出较多的能量。工作电压的变化速度也被称为放电曲线的平稳度。 图3.6 放电曲线3.7 电池的寿命电池的寿命是指电池使用时间或充电循环次数所表示的电池耐用性。循环充电电池经历一次充电和放电的过程，称为一个循环或一个周 。在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能经受的循环次数，称为蓄电池的循环寿命。影响蓄电池循环寿命的主要因 有：在充放电过程中，电极活性表面积减小；电极上活性物质 落或转移；电极材料发生腐蚀；电池内部短路；隔膜损坏和活性物质晶型改变，活性降低。在每个充放电循环中，电池中的化学活性物质会逐渐老化变质，活性衰减，化学功能减弱，使得电池的充放电效率逐渐降
18、低，最后电池丧失功能而报废。蓄电池的循环周期与其充电和放电的形式、 用环境温度和放电深度有关，放电深度“浅”时，有利于延长电池的寿命。蓄电池在电动汽车上的使用环境、电池组中各个电池的均衡性以及安装方式等都会影响电池的使用寿命。3.8 电池的温度特性 环境温度是影响电池性能的重要因素。电池对环境温度及温度升高的情况都比较敏感。大部分都要求在较狭窄的温度范围内工作，才能保持较高的性能，否则就会损坏。因此，电动汽车蓄电池的安装使用，必须注意其环境温度和温度变化的调节控制。3.9 贮存性能和自放电 电池经过干贮存(不带电解液)或湿贮存(带电解液)一定时间后，其容量会自行降低，这个现象称自放电。所谓“贮
19、存性能”是指电池开路时，在一定的条件下(如温度、湿度)贮存一定时间后自放电的大小。电池在贮存期间，虽然没有放出电能量，但是在电池内部总是存在着自放电现象。即使是干贮存，也会由于密封不严，进入水份、空气及二氧化碳等物质，使处于热力学不稳定状态的部分正极和负极活性物质构成微电池腐蚀机理，自行发生氧化还原反应而白白消耗掉。如果是湿贮存，更是如此。长期处在电解液中的活性物质也是不稳定的。负极活性物质大多是活泼金属，都会发生阳极自溶。酸性溶液中，负极金属是不稳定的，在碱性溶液及中性溶液中也非十分稳定。电池自放电的大小，一般用单位时间内容量减少的百分比表示，即：自放电=(Co-Ct/Cot)100%式中：
20、Co贮存前电池容量，Ah；Ct贮存后电池容量，Ah；t贮存时间，用天、周、月或年表示。自放电的大小，也能用电池贮存至某规定容量时的天数表示，称为贮存寿命。贮存寿命有两种，即干贮存寿命和湿贮存寿命。对于在使用时才加入电解液的电池贮存寿命，习惯上也称为干贮存寿命。干贮存寿命可以很长。对于出厂前已加入电解液的电池贮存寿命，习惯上称为湿贮存寿命(或湿荷电寿命)。湿贮存时自放电严重，寿命较短。如银锌电池的干贮存寿命可达58年，但它的湿贮存寿命通常只有几个月。降低电池中自放电的措施，一般是采用纯度较高的原材料，或将原材料预先处理，除去有害杂质。也可在负极金属板栅中加入氢过电位较高的金属，如Ag、Cd等，还
21、有的在溶液中加入缓蚀剂，目的都是抑制氢的析出，减少自放电反应的发生。第四部分 总结 4.1总结通过这段时间的努力，在老师与同学们的指导帮助下，电池的性能研究的作业完成了。了解了电池的主要性能包括额定容量、额定电压、充放电速率、阻抗、寿命和自放电率等。随着环境的污染和能源的短缺纯电动汽车的不断发在，将会慢慢地在未来的汽车市场占有主导地位，而电池的性能技术确是电动车发展的作重要的一步，电池的性能指标，决定了电池的寿命，也决定了电动车的行驶里程。电池的性能将是以后研究的重点方向。参 考 文 献1. 徐曼珍. 新型蓄电池原理与应用【M】. 北京：邮电出版社，2005年8月2. 董明哲. 充电电池容量预
22、测的算法研究【J】. 鞍山师范学院学报，2000年2月3. 夏勇. 蓄电池内阻在线监测装置的研究【J】. 通信电源技术，2003年12月4. 陈全世. 先进电动汽车技术【M】. 北京：化学工业出版社，2007.5. 项俊. 铅酸蓄电池的寿命分析【J】.UPS应用，2005年5月 致 谢期末论文写完了，谢谢这段时间赵老师对我们的认真的指导，在老师的耐心讲解下我们对写论文有一定的基础，知道自己该怎样去写论文，为我们以后写毕业论文有很大的帮助。虽然自己在写论文方面还有些毛病，我相信在以后赵宏涛老师的认真的指导下，这些毛病都会改掉的。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、
23、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这两年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。纯电动汽车的电池性能研究是理论界一直探讨的热门话题，老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师赵宏涛老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有赵老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。感谢汽车系的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！