电动汽车电池关键技术-电动汽车电池核心技术

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  1. 电动汽车的三大核心技术
  2. 纯电动汽车的核心技术
  3. 新能源电动汽车,电池技术
  4. 电动汽车对动力电池的要求有哪些
  5. 新能源三电技术你了解吗?

新能源汽车三电是电池、电机、电控

电池、电机、电控,这是电动汽车的关键技术,“三电”技术也是电动车区别于传统汽车的新技术。在这三项技术中,电池又是最主要的,它影响到汽车单次充电的行驶里程、汽车生产成本等。

电池系统

电动汽车电池关键技术-电动汽车电池核心技术
(图片来源网络,侵删)

这里的电池并不是为车辆照明、空调等提供电能的电池,而是负责提供动力来源的高压电池。纯电动车电池的性能直接决定了续航里程,目前的电池容量、充电时间和体积问题都是需要突破的技术瓶颈。由于目前的电池为磷酸铁锂电池和三元锂电池,这些都属于高污染、化学活性极强的化学品,所以电池的安全问题也是值得考虑的因素。

电机系统

电机系统是为汽车提供扭矩的高压电机,一台车可以搭载一、二或者四个电机,目前分为交流异步电机和永磁同步电机两种。如果要实现高效率,永磁同步电机则更优秀。在电机方面的技术,我们需要从扭矩、抗压强度、稳定性、耐用性等方面考察。它充当了动力系统的角色,和电池系统一样,是纯电动车最核心的部件之一。

电控系统

虽然电池和电机不可或缺,但电控系统则更为复杂,起到了系能源汽车中枢神经的作用。它主要功用是集油门、制动踏板、方向转向等各种信号,并根据相应的信息发出相应的指令。另外,电机控制器需要控制驱动电机的转速与转动方向,同时还要控制能量回收等工作。可以说电控系统犹如人的神经网络一样纷繁复杂,各部分的信号和指令都需要电控系统来接收和传递。

电动汽车的三大核心技术

电动汽车的关键技术有电驱系统,电池系统和电控系统。

电驱系统电驱系统,也叫电驱动系统,一般由电机,传动机构和变换器组成。当前新能源汽车主要有纯电动汽车、燃气汽车、混合动力汽车和空气动力汽车。

纯电动汽车的核心技术

纯电动汽车的三大核心技术:电池、电机、电控。

1、电池:动力电池/电动车的“心脏”,为整车提供动力(持续的,稳定的);

2、电机:电动汽车行驶“躯干”,电能转化为机械能,通过传动装置驱动车轮;

3、电控:电动汽车的“大脑”,协调各零部件,使整车达到最佳运行状态。

有了纯电动汽车这三大核心技术的支持,纯电动汽车的技术发展,也会稳步提升。

纯电动汽车发展至今,一直针对核心技术不断提升,而我国的纯电动汽车核心技术一直围绕电池(动力电池作为纯电动汽车的“心脏”,其电量的储存能力,带点能力等一直是我国持续改进的方面),电机(电机作为电动汽车的行驶“躯干”,运用和发展已经非常成熟,纯电动汽车一般用三相电机),电控(电子控制单元作为电动汽车的“大脑”,它的改进一直是重要突破点)发展。

新能源电动汽车,电池技术

发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术:电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。电池是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。

到目前为止,电动汽车用电池经过了3代的发展,已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池,主要是阀控铅酸电池(VRLA),由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电,惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池,主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池,其比能量和比功率都比铅酸电池高,因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程,但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能,能量转变效率高,比能量和比功率都高,并且可以控制反应过程,能量转化过程可以连续进行,因此是理想的汽车用电池,还处于研制阶段,一些关键技术还有待突破问。电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件,要使电动汽车有良好的使用性能,驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类。

近几年来,由感应电动机驱动的电动汽车几乎都用矢量控制和直接转矩控制。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速,因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多用这种电动机。永磁无刷电动机可以分为由方波驱动的无刷直流电动机系统(BLDCM)和由正弦波驱动的无刷直流电动机系统(PMSM),它们都具有较高的功率密度,其控制方式与感应电动机基本相同,因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率,其体积小、惯性低、响应快,非常适应于电动汽车的驱动系统,有极好的应用前景。由日本研制的电动汽车主要用这种电动机。

开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快和成本较低等优点。实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点,应用受到了限制。

随着电动机及驱动系统的发展,控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术,都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性,必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能,就必须对蓄电池进行系统管理。

能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车,除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外,还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统,它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态,并根据各种传感信息,包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等,合理地调配和使用有限的车载能量;它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式,以尽可能延长电池的寿命。

世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车电池当前存有多少电能,还能行驶多少公里,是电动汽车行驶中必须知道的重要参数,也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统,可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统,确定一个最佳的能量存储及管理结构,并且可以提高电动汽车本身的性能。

在电动汽车上实现能量管理的难点,在于如何根据所集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据,来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。

电动汽车对动力电池的要求有哪些

新能源电动汽车的快速发展与电池技术的革新密不可分。随着科技的进步,电池技术在过去几年取得了巨大的突破和改进,为电动汽车的发展提供了强大的动力。

电池技术的提升使得电动汽车的续航里程大幅增加,充电速度的提升以及安全可靠性的提高。但是,目前电池的成本和制造过程仍然较高,电池的寿命和循环稳定性也是需要进一步改善的方面。

在汽车动力电池技术方面,还需要在以下几个主要方面,有待深入研究和进一步突破。

提高能量密度:

研究人员致力于提高电池的能量密度,以增加电池的储能能力,进而提高汽车的续航里程。这可以通过开发新的电极材料、电解质以及改进电池结构和设计等途径实现。

延长电池寿命:

电池的寿命是影响电动汽车可靠性和经济性的关键因素之一。研究人员努力寻求降低电池在循环充放电过程中的衰减速度的方法,以延长电池的使用寿命。这包括改进电极材料的稳定性、优化电池管理系统(BMS)的控制策略,以及研发更耐用的电池包装和热管理技术等。

快速充电技术:

研究人员致力于开发能够实现更快充电速度的技术。快速充电技术可以大幅缩短电池充电时间,提高用户的使用便利性。这涉及到设计更高功率的充电设备、改进电池材料和结构以提高充电速度,同时确保电池的安全性能。

提高安全性:

电池的安全性是汽车动力电池技术研究的重要方向之一。研究人员致力于开发更安全的电池材料和设计,防止过充、过放、过热等情况的发生,并提供有效的热管理和防护系统,以确保电池在各种工况下的安全性能。

可持续性和环境友好性:

研究人员努力寻找更环保和可持续的电池材料和制造过程,以减少对有限的依赖,并降低电池生命周期中对环境的影响。这包括开发可回收和再利用的材料、推动废旧电池的有效回收和处理,以及降低电池制造和回收过程中的能耗和排放等方面的研究。

这些研究方向旨在不断提升汽车动力电池技术的性能、可靠性和可持续性,推动电动汽车的发展,并为清洁能源和可持续出行做出贡献。

新能源三电技术你了解吗?

电动汽车对动力电池的要求有:

1、大功率充放电能力:质量比功率和体积比功率是衡量蓄电池快速充放电能力的指标,相对、于比能量要求,混合动力汽车对比功率要求更高。

2、充放电效率:动力电池中能量的循环必须经过充电-放电-充电的循环,高的充放电效率对保证整车效率具有至关重要的作用。

3、相对稳定性:动力电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定,使其在动力系统使用条件下能达到足够的充放电循环次数。

主要指标:

1、质量比功率(W/kg):

电池的质量比功率代表每千克质量的电池能提供的功率。它的大小决定电池所能输出的最大功率,标志着汽车的加速性能和最高车速,对电动汽车的动力性能等有直接影响。在混合动力汽车中,电池的比功率是最关键的因素,因为电池的电耗尽后可以在内燃机工况下重新进行充电。

2、质量比能量(Wh/kg):

标志着纯电动模式下的续驶能力。

3、循环次数:

动力电池的工作是一个不断充电-放电-充电-放电的循环过程,每充电和放电一次,动力电池中的化学物质就要发生一次可逆性的化学反应。

随着充电和放电次数的增加,动力电池中的化学活性物质会发生老化,逐渐削弱其化学功能,降低动力电池的充电和放电的效率,最后部分或完全丧失其充电和放电功能。动力电池的工作循环次数是衡量动力电池寿命的重要指标,对动力电池的使用有直接影响。

4、成本:

电池的成本与电池的新技术含量、材料、制作方法和生产规模有关,目前新开发的高比功率的动力电池成本较高。

新能源三电技术你了解吗?今天就带大家看一下,什么是三电

众所周知,新能源汽车与传统燃油汽车还是有很大区别的,最大的区别应该就是新能源汽车拥有的核心技术“三电”,这“三电”包括电池、电控、电驱动。

先讲第一部分,电池。大家对于电池应该是并不陌生的,他应用于生活中的各个场景,是与化学机械相关的产业。但是“动力电池”却是属于年轻化的产品,在1996年之时,通用首次用铅酸电池,这也是现代电动汽车的雏形。此后电池经过了历代的发展,从最开始的铅酸电池到现在的锂电池,才短短进行了20多年的发展。

目前在市场上通用的新能源汽车,通常用了三种电池分别是:磷酸铁锂、三元锂和锰酸锂。这三款电池在汽车领域使用当中,碳酸铁锂跟锰酸锂所占用的比例并不高,这主要是由于安全性的要求。

在许多跨国车企当中,虽然他们没有拥有自己的电芯,但是许多车企却依旧投入大量的资金去研发设计生产电池组件与管理系统,这是为了加强电池的核心竞争力。即使不使用这家的电芯,我们依旧可以换个品牌,照样继续组装设计电池组。

电驱动。电驱动是由三个部分构成的,分别是电机、逆变器和传动机构。目前国内市场上的传动机构都用单机传送,既没有离合,也没有变速。

在电机方面主要也是由三部分组成的,分别是电子、转子和壳体。电子的作用主要是承担新能源汽车运动相关的所有功能,因此在新能源汽车当中电机,既有正传也有反转。

逆变器,相信大家应该都清楚,这是用于储存交流电的设备。在逆变器领域,日本对此研究的成果还是很深的。丰田在自己的逆变器当中,通过加碳的技术,使产品质量增强,能够支持高电量的电压。

就是电控。跟传统燃油汽车相比,电控相当于燃油汽车的变速箱。它的性能主要是解决电动汽车的加速、起步等性能指标,同时他所面临的情况也是最复杂的,不光要直接处理频繁加速,更要同时兼顾电机启动、电机发电等特殊功能。

有网友可以看出,中国新能源汽车的发展还是处于初级阶段,仅仅掌握了整车控制与三电技术。中国新能源汽车要想未来能走向世界,还是要继续努力呀!

标签: #电动汽车

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