隨著汽車數量的增加,環境汙染和能源消耗越來越嚴重。隨著時代的發展,零排放電動汽車開始發展。可以說每個國家都在大力發展新能源汽車。我國新能源汽車的發展是“彎道超車”,重點發展純電動汽車,尤其是在壹些經濟發展較好的城市,隨處可見電動車。那麽,我們來分析壹下電動車的能源——高壓動力電池。
電動汽車的結構分析
電動汽車主要由電驅動系統、機械傳動系統、電池系統和充電系統組成,其中電驅動系統是整個電動汽車實現能量轉換的核心,比如將電池的電能輸出給電機,機械傳動裝置將傳輸的電能以機械能的形式傳遞給驅動輪。
我們以純電動車結構為例,如下圖所示。汽車行駛時,電池輸出的電能由控制系統計算,電機的轉動由控制器(變頻器)控制,電機輸出的扭矩是車輪通過傳動系統向前或向後運動。
控制系統可以根據各種路況下的車速、油門踏板位置傳感器的開度信號和加速度進行能量轉換。電機的逆變器不壹樣,控制器也不壹樣。控制器將動力電池的DC電能轉換成交流電來驅動交流電機。
電動汽車動力電池分析
其實市面上的動力電池有兩種:鎳氫電池和磷酸鐵鋰電池。比如豐田最省油的混合動力系統THS-II,用的是豐田卡羅拉、雷克薩斯、普銳斯等其他品牌,別克君威、本田CRV,國外特斯拉純電動車用的是三元鋰電池或鈷酸鋰電池。
鎳氫電池
目前,大多數混合動力汽車使用鎳氫電池。這種電池的陽極是氫氧化鎳,陰極是金屬氧化物,電解液是30%的氫氧化鉀。金屬氧化物的工作原理是水溶液中的氫離子移動產生電流,然後氫氣會在陰極被逐漸消耗。工作原理如下圖所示。
使用鎳氫電池不存在重金屬汙染的問題。鎳氫電池比能量比較高,可以超過70WH/kg,比功率200W/kg,單體電池額定電壓1.2V,通常10個單體電池組成壹個12V電池組,也有普銳斯等七節電池組成的7.4V電池組,容量6.5AH,整體電池電壓201.6V
鎳氫電池具有很強的充放電能力。在操作過程中,陽極釋放氧氣,陰極釋放氫氣。這兩種氣體在電池內部很容易結合成水,保持內部壓力不變,基本上不需要調整電解液的密度。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池具有作為正極的磷酸鐵鋰結構、作為負極的石墨、作為中間隔膜的聚乙烯以及位於電池上下側的有機電解質。當電池溫度異常時,中間隔板可以阻擋鋰離子通過,防止電池內部電流短路。
電池放電時,鋰離子從石墨負極板中分離出來,通過中間隔板到達正極板,產生電流;充電過程中,在電動勢的作用下,鋰離子從正極沈澱到負極。
鋰離子電池的核心電壓為3.2V,最大電壓可達3.6V,最大沸點電壓為2.0V,這種電池的卷繞結構為“18650”。電池直徑18 mm,高65 mm,最大容量3100 mAh。
磷酸鐵鋰電池沒有記憶響應,即在使用過程中如果發現車內剩余電量很少,可以找附近的充電站充電,不會影響電池的性能,充電前也不需要用完最後壹點電量。鎳氫電池則不同。如果用在插電式混動車上,需要在電池第壹次充滿電後使用。這是因為兩種電池具有不同的電池記憶效應。
摘要
電動汽車的主要能源是動力電池,分為鎳氫電池和磷酸鐵鋰電池,分別適用於混合動力和純電動汽車。長期使用後,原廠電池的性能會出現壹些差異,比如電壓達不到原來的水平,續航裏程達不到要求的裏程等等。所以發現故障後壹定要及時對電池進行檢測。