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电动汽车运用技术付主木主编机械工业出版社第3章电动汽车的储能装置及其充电系统3.1储能装置概述蓄电池储能燃料电池储能蓄电池充电系统3.23.33.4超级电容器3.53.1储能装置概述1.电动汽车对电池的要求2.电动汽车电池的分类3.电池的主要性能指标4.电池的主要性能指标值3.2.1各种蓄电池性能比较图3-1各种电池性能比较3.2蓄电池储能3.2.2各种蓄电池的特点3.2蓄电池储能1.铅酸蓄电池2.镍锌电池3.镍镉电池4.镍氢电池5.锂离子电池6.钠硫电池3.2.3蓄电池使用举例图3-2配有蓄电池的电动汽车电气系统图3.2蓄电池储能3.3蓄电池充电系统3.3.1充电系统的主要设计要求和指标3.3.2充电方法的研究1.蓄电池充电理论tI0atIIe-=MNa图3-4铅酸蓄电池可接受充电曲线3.3蓄电池充电系统2.常规充电方法图3-5恒压充电特性曲线ti,uiu3.3蓄电池充电系统图3-6恒流充电曲线ti,uiuti,uiu3.3蓄电池充电系统图3-7二阶段法充电曲线图3-8三阶段法充电曲线ti,uiuti恒流充电恒压充电一级恒流二级恒流三级恒流3.3蓄电池充电系统3.快速充电方法图3-9脉冲充电曲线ti3.3蓄电池充电系统图3-10ReflexTM充电电流曲线tIt0t1t2I1I2T3.3蓄电池充电系统图3-11变电流间歇充电曲线tI01002003004007.57.06.56.03.53.02.52.01.51.00.50.0U3.3蓄电池充电系统图3-12变压间歇充电曲线tI3.3蓄电池充电系统图3-13波浪式间歇正负零脉冲快速充电曲线tIt1I1I2t2Tt3t4t2t3123101零脉冲……3.3蓄电池充电系统3.3.3充电终止控制方法（1）定时控制法（2）蓄电池温度控制法（3）蓄电池电压控制法3.3蓄电池充电系统3.3.4充电系统的硬件设计开关电源电路电动车用蓄电池电压、电流传感器IGBT器件驱动电路PIC16C712单片机A/D转换220V50Hz电源图3-14硬件结构框图3.3蓄电池充电系统图3-15电路原理图3.3蓄电池充电系统3.3.5充电系统的软件设计1.软件设计思想2.软件模块的设计初始化I/O口YESNO初始化DS1820I=4访问PD(I)I++读PD(I)整理数据存取数据等待通讯命令开始结束I7?初始化I/O口YESNO初始化ADCA=0访问ADC(A)A++转换为数字量存取数据等待通讯命令开始结束A3?图3-16温度信号采集流程图图3-17A/D转换流程图3.3蓄电池充电系统图3-18PWM输出流程图图3-19显示流程图初始化I/O口YESNO初始化CPP设定PR2的值访问TMR2开始结束PR2=TMR2初始化I/O口YESNO初始化液晶送显示模楷数据处理开始结束数据合理？YES收到数据？NO3.3蓄电池充电系统图3-20总体控制流程图系统初始化选定充电方案恒流充电开始转入恒压？电池过放电？检测电池参数恒压充电电池温度过高？转入涓流？涓流充电电池充满？结束充电涓流充电电池温度过高？涓流充电电池补足？NOYESYESNONONOYESYESYESNOYESNOYESNO3.4燃料电池储能3.4.1燃料电池的结构1.PEMFC的工作原理图3-21质子交换膜燃料电池的工作原理水和热量燃料极（负极）氧化极（正极）水和热量3.4燃料电池储能2.单体PEMFC的构造图3-22单体PEMFC的基本结构氧气通道氧化剂双集板电流正极（氧化极）O2负极（燃料极）H2燃料双集板氢气通道质膜O2H2O电解质膜H23.4燃料电池储能3.PEMFC电池组(堆)的构造图3-24PEMFC电池组(堆)结构端板催化剂和质子交换膜负极集流板正极集流板3.4燃料电池储能3.4.2燃料电池的性能图3-25燃料电池基本特性曲线原理理论电池电压输出电压输出电流0观测到的开路电压活化极化损失欧姆极化损失浓差极化损失3.4燃料电池储能3.4.3燃料的供给方法1.地面固定的制氢系统图3-26压缩氢气储存罐3.4燃料电池储能图3-27液化氢气储氢罐3.4燃料电池储能图3-29蒸气改质法的改质器6CO+CO2O2H2CH3OH+H2O燃料燃烧气体1234573.4燃料电池储能2.甲醇CH3OH3.汽油4.其他种类的燃料5.改质技术和改质(重整)器3.4燃料电池储能3.4.4燃料电池在电动汽车中的应用图3-30燃料电池输出功率与效率之间的关系3.5超级电容器1.工作原理及特点表3-12三种储能装置性能比较电池类型性能指标铅酸电池传统电容器超级电容器充电时间1~5h10-6~10-3s0.3~30s放电时间0.3~3h10-6~10-3s0.3~30s比能量/Wh·kg-110~100＜0.11~10比功率/W·kg-1＜103＜105＜104充放电效率/%70~85＞9585~98循环寿命/次1000＞106＞1053.5超级电容器2.分类表3-13世界上超级电容器的主要研究和生产单位国家公司/研究所参数能量密度Wh·kg-1功率密度W·kg-1研究现状美国Maxwell3V,1000~2700F3~5400~600商业化日本Panasonic3V,800~2000F3~4200~400商业化法国SAFT/Alcatel3V,130F3500封装样品澳大利亚Capxx3V,120F6300封装样品3V,250F1.11114俄罗斯ESMA1.7V,50000F8~1080~100商业化瑞典Superfarad40V,250F5200~300封装样品3.5超级电容器3.超级电容器在混合能源电动汽车中的研发情况表3-142001年不同种类的汽车对超级电容器的需求车辆类型车辆产量/辆超级电容器需求量/个价值/美元（×106）占有率/%重型卡车和大客车2770005250000157.405叉车11000004400000132.001平板车360000287500087.500轿车2000036000012.001.5中型客车1000030000010.001其它300012000024.002总数177000013305000422.9010.5电池的主要性能指标有哪些？1蓄电池常用的充电方法有哪几种？23和其他储能装置相比，超级电容器具有什么特点？思考题说出几种常用的蓄电池，并比较它们的性能优劣。5燃料电池的燃料供给方法有几种？4