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動力電池有哪些類型,有何應用?

發布時間: 2021-04-19
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動力電池可分為鉛酸蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池、鋰離子蓄電池和鋅空氣電池等多種類型,在汽車、工業和手機/PC領域都有廣泛的應用,下面來具體介紹一下。

一、動力電池主要類型

1、鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池指的是二氧化鉛作為正極,海綿狀鉛作為負極,以硫酸溶液作為電解液的蓄電池,其主要用在低速電動車上。

2、金屬氫化物鎳蓄電池

金屬氫化物鎳蓄電池,也叫作氫鎳蓄電池,指的是正極為鎳氧化物,負極為可吸收釋放氫的儲氫合金,以氫氧化鉀為電解質的蓄電池。氫鎳蓄電池大多應用在混合動力電動汽車上,可分為方形和圓柱形兩種。

3、鋰離子蓄電池

鋰離子蓄電池,我們聽得最多的,它是以錳酸鋰、磷酸鋰或者鈷酸鋰等鋰的化合物作為正極;用可嵌入鋰離子的碳材料作為負極;使用有機電解質的蓄電池。

4、鋅空氣電池

鋅空氣電池是以空氣中的氧作為正極活性物質的一種高效環保型電池,其理論質量比能量為340W·h/kg,體積比能量為1050W·h/L,是目前所有化學電源中最高的了。鋅空氣電池放電電壓平穩,持續時間長,可以做到無污染,成本低,原材料易得,制備簡單,目前主要應用于電動公交中。

動力電池

二、動力電池應用領域

1、汽車-乘用車

電源架構:汽車上的動力電池系統BMS供電來自于汽車12V鉛酸電池,其他領域應用中的BMS都是自供電的沒有第二個電源。個人認為這點非常重要,很多系統設計因此而變得不同,對應的電源部分的電氣和EMC實驗都針對此進行;

應用工況:汽車動力電池應用環境復雜電壓高,電流大,多用于室外環境溫度極值大,防水鹽霧要求高,行駛路況復雜震動要求高;

電芯選型:電芯至少滿足車載標準GB/T31484(循環壽命)、GB/T31485(安全)、GB/T31486(電性能),若有快充/超快充要求電芯充放倍率高,熱管理系統不是簡單的低溫加熱和高溫散熱,而是動態調整電池組溫度使電芯工作在適宜溫度范圍內,增加電池組使用效率,延長使用壽命;

硬件:要求車規級物料,溫度范圍-40~125℃,電芯數量大多用主從架構,控制系統和高壓部分嚴格隔離,高壓分斷盒一般獨立,開關器件選型規格較高的繼電器或IGBT,硬件需要通過電氣,環境,溫度,EMC等實驗,有功能安全要求;

軟件:交直流充電國標,CAN網絡管理,診斷以及功能安全,目前多使用Simulink搭建模型自動生成代碼,摒棄人工手動寫代碼開發方式;

2、工業-叉車/搬運機器人

電源架構:整車只有一個電源,沒有供電電源,BMS需要自供電,要有自啟動休眠機制,這種一般應用于無人倉庫,人工干預少,當電量較低且擱置時間較長如果沒有啟動休眠或者休眠功耗過大就會造成整組電池包嚴重過放電。相比較汽車系統上就完全不用擔心這個問題,熄火后電池組是不耗電的。通過主控無線功能升級底層BootLoader不能以重啟作為標志,汽車上可以通過開關鑰匙啟動方式跳轉BootLoader和App,而機器人系統要求在App運行時如果收到升級命令要中斷跳轉到BootLoader處開始升級App,;

應用工況:多為有限制場所或者室內,電壓為24V、36V、48V低壓系統,有效工作區間為soc 40%~90%,要求快充慢放;

電芯選型:由于該系統為連續工作模式,人為參與少一旦啟動很少關機,整機完全自主工作。當電量小于設定值時不再做任務返回自動充電,這就要求充電時間短,充電倍率大,選型方面還比較保守多用鐵鋰電池,熱管理系統一般只有簡單加熱邏輯。

硬件:低壓系統無法隔離,采用工業級物料,目前還沒有成熟標準大多將汽車標準降級使用,慢慢向標準車載要求靠攏。電芯串數少大多采用一體式,分體式框架,絕大多數為訂制項目需求多變,開發周期短;

軟件:普通ARM嵌入式架構,無標準協議大多自定義,正如前文所述整車系統在soc40%~90%區間內運行,不會完全放空也不會完全充滿,連續運行不斷電造成soc累計誤差大,給soc修正帶來很大難度。汽車soc修正的難度大來自于電流,溫度等工況變化太大,而工業機器人的難度來自于整車使用的工況無論是放電還是充電都不會使用到OCV曲線明顯斜率變化點達成修正條件。

3、消費-手機/PC

電源架構:來自電池組自供電,自耗非常??;

應用工況:使用環境條件要求不高;

電芯選型:由于消費型產品體積有限出貨量較大所以根據結構訂制的軟包電池較多,且多用1串多并式電池組比如充電寶,一是免去多串電芯不均衡的風險,還有一方面是消費類電源系統功率不大用單串做升降壓也不會有太多損耗。

硬件:IC集成度較高,硬件架構簡單可靠,一般只需要根據功率選擇功率mos管,采樣電阻,均衡mos,均衡電阻。

軟件:采用集成IC不用手動編寫軟件,使用和IC配套的上位機將閾值和配置寫入寄存器即可。

以上是動力電池主要類型和應用領域的介紹,有問題請隨時聯系我們。


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