電動汽車電池技術論文(2)
電動汽車電池技術論文篇二
電動汽車蓄電池性能研究
摘要：蓄電池是電動汽車中的關鍵部件，是決定整車性能的重要因素，其性能的好壞直接影響車輛的動力特性和續(xù)駛里程。為了能在試驗室環(huán)境下研究分析各種電動車用蓄電池實際工況下的充放電特性，以降低研究成本、縮短研究時間、簡化研究步驟、提高分析精度。
關鍵詞：蓄電池 車輛工程 車輛工程
蓄電池是電動汽車中的關鍵部件，其性能的好壞直接影響車輛的動力特性和續(xù)駛里程。因此，分析研究蓄電池的充放電特性對于提高電動汽車性能具有重要意義。可供電動汽車使用的蓄電池有多種，具有不同的充放電特性。通常我們關心的特性主要有：充電時間、充電模式、充電電流、充電電壓、充電溫升、不同放電電流下的放電時間、放電溫升、循環(huán)次數(shù)等。
1、國內(nèi)外通常采用的蓄電池充電裝置模式
1.1自耦變壓器模式：該充電裝置不具備恒流功能，充電電流隨電網(wǎng)電壓變化，必須人工不斷調(diào)整才能進行充電作業(yè)。該充電裝置質(zhì)量不易保證，處于淘汰狀態(tài)。
1.2可控硅整流型充電模式：該充電裝置采用可控硅的導通角進行電流調(diào)整和穩(wěn)定，實現(xiàn)恒流充電。但在實際應用中，出現(xiàn)輸出電流的脈動成分較大，易使蓄電池電解液發(fā)熱而蒸發(fā)。
1.3功率晶體管模式：該充電裝置采用大功率晶體管作為恒流器件，通過調(diào)整功率晶體管C-E極壓降來穩(wěn)定輸出電流，輸出的電流波形較好，對電網(wǎng)的干擾小。對于放電裝置，大多還采用相控式有源逆變蓄電池放電裝置或電阻放電裝置。
2、電動汽車蓄電池及充放電方案的設計
2.1 鉛酸蓄電池的參數(shù)分析
1)電池容量與放電率的關系：蓄電池的容量是指它的蓄電能力。它是以充足了電的蓄電池，放電至規(guī)定的終止電壓的電量。標準YD/T799-2002規(guī)定2V、6V、12V密封蓄電池的額定容量均為標準溫度下(25℃)10小時放電率(I=0.1C10A)的容量。該標準明確指出6V、12V蓄電池的容量以lOh放電率為基準。
2)放電率與容量的關系：蓄電池放出的容量隨放電電流的增大而減少。高放電過程是極板表面的有效物質(zhì)發(fā)生強制性的變化，生成的硫酸鉛很容易堵塞極板上的小孔，極板深層的有效物質(zhì)就沒有參加化學反應。這樣蓄電池的內(nèi)阻增大，電壓下降就快，使電池不能放出全部的容量。
3)溫度與容量的關系：
環(huán)境溫度對電池的容量影響較大，隨著環(huán)境溫度的降低容量減小。環(huán)境溫度變化1℃時的電池容量變化稱為容量的溫度系數(shù)。根據(jù)國家標準，如環(huán)境溫度不是25"C，則需將實測容量按以下公式換算成25。C基準溫度時的實際容量Ce，其值應符合標準。
4)放電率與終止電壓的關系：蓄電池放電時電壓不能低于終止電壓，否則會損害電池壽命。
3、系統(tǒng)功能及特點
3.1集充放電試驗于一體。由于電動汽車蓄電池采用二次電池，在應用中用戶需要頻繁充電以補充能量，所以，將充放電試驗集于～體，可以在室內(nèi)方便地了解電池的實際性能。用戶在使用電動汽車時，需要比較頻繁地行駛(放電)和住車(充電)。因此，試驗臺必須同時具有充電和放電功能，才能逼真地模擬電池的實際工況。我們的系統(tǒng)集充電和放電于一體，從而可以在實驗室環(huán)境下更有效地進行蓄電池性能試驗與分析。
3.2具有高、低壓兩套試驗系統(tǒng)
因為電動汽車采用電池組供電，電壓比較高(通常大于200V)，所以，設計系統(tǒng)不但具有低壓(單節(jié)電池)試驗功能，還有高壓充電功能。
3.3具有智能充放電功能
系統(tǒng)不但能夠根據(jù)不同電池的特性，按事先編制好的方案進行充放電試驗，還可以根據(jù)實驗過程中電池的具體狀態(tài)隨時調(diào)整實驗方案。
4、系統(tǒng)容錯方案設計
考慮到在以后實際充電、放電操作中可能會出現(xiàn)種種不可預知的突發(fā)故障，一旦系統(tǒng)因硬件故障或操作不當，造成人員的傷亡和設備的損毀。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，在設計時充分考慮系統(tǒng)的特點，通過軟硬件相結(jié)合的辦法，提出了一套經(jīng)濟、實用的容錯方案。
4.1硬件故障容錯
1)工控機故障的容錯：工控機故障主要是軟件系統(tǒng)的突然崩潰和病毒的感染;因此，工控機的接口均在實驗柜的內(nèi)部，并用鎖鎖上，這樣就可以杜絕一些病毒的入侵的可能。另外，系統(tǒng)裝載正版殺毒軟件，并及時更新。如果，由于病毒或其它什么原因系統(tǒng)軟件在運行過程中產(chǎn)生崩潰，我們在硬件電路中設置了“急停”按鈕，可以手動關斷系統(tǒng)，終止設備運行。
2)單片機故障的容錯：單片機是用來產(chǎn)生PiN信號以控制放電電流大小的，當單片機程序產(chǎn)生“跑飛"時，可以利用看門狗自動復位。
3)電子器件故障的容錯
在硬件電路上設置了速熔器，這樣可以在意外信號、誤動作的情況下，迅速斷開設備的連接，從而對電子器件起到一定的保護作用。在IGBT等主要功能器件上設計了保護電路，可以起到有效地保護IGBT的作用。
4.2 操作錯誤容錯
為了避免因操作錯誤而可能對系統(tǒng)的安全運行造成的嚴重影響，在系統(tǒng)設計時對可能因操作而引起的錯誤也采取了相應的容錯措施。系統(tǒng)在設計時，考慮到操作人員可能會進行誤操作，因此，在關鍵的充放電動作開始的同時，同時關閉了可能的任何與控制有關的操作，使之無法操作，直至充電或者放電過程結(jié)束。保留了“使用幫助的按鈕，以備操作人員隨時查閱有關操作規(guī)程等。
5、結(jié)論
本論文的蓄電池性能研究，對維護蓄電池及提高電動汽車的續(xù)航里程的研究有重要意義，依靠現(xiàn)場實踐經(jīng)驗結(jié)果作為判據(jù)，在目前階段的功能可以較好確認蓄電池的性能，提供蓄電池的運行狀況的準確數(shù)據(jù)，為蓄電池組的正確使用和維護提供了科學依據(jù)。本論文對以后其它的電池性能分析具有一定的參考價值。要深入研究整個電池性能問題，里面所涉及的工作量和研究內(nèi)容是相當豐富的。由于作者的研究時間和研究水平的限制，會有許多考慮不到的地方。這項研究需要更多的人來參與和完善，希望以后的研究者可以結(jié)合實際多做些這方面的工作。
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