2动力电池成组应用基础理论动力电池基本概念PPT课件

（3）快换动力蓄电池包 （s power battery pack）：能够通
过专用装置，必要时人工协助，短时间（一般不超过5min）内完成更换 、并可以在非车载情况下进行充电的蓄电池包，简称快换蓄电池包。
（4）动力蓄电池系统（ power battery system）：一个或一
个以上蓄电池包及相应附件（蓄电池管理系统、高压电路、低压电路、 热管理设备以及机械总成）构成的为电动汽车整车提供电能的系统。
R内=R+Rf
动力电池的基本概念
欧姆内阻 ：由电极材料、电解液、隔膜的内阻及各部分零件的 电池内阻 接触电阻组成，遵守欧姆定律 。
极化内阻 ：指化学电源的正极与负极在电化学反应进行时由于 极化所引起的内阻。受活性物质的本性、电极的结构、电池的 制造工艺和温度的影响
电池的基本参数
3 内阻 定义：电流通过电池内部时受到阻力，使电池的工作电压降低，该阻 力称为电池内阻。
内阻特性：电池内阻不是常数，在放电过程中受到活性物质的组成、 电解液浓度和温度的变化和放电时间的影响。电池内阻包括欧姆内阻 （ R ）和电极在电化学反应时所表现出的极化内阻（R f），两者之和 称为电池的全内阻（R 内 ）。
例如 C 2 0 =50Ah，表明在20小时率下的容量为50Ah。
计算方法 恒电流放电时 ：CIT
T
恒电阻放电时 ：C Id t 0
I为放电电流；T为放电至终止电压的时间。
动力电池的基本概念
由于电池内阻的存在，活性物质的利用率总是小于1，因此化学电源的实 际容量、额定容量总是低于理论容量。
活性物质的利用率定义为：
动力电池成组应用基础理论 —2.动力电池基本概念
王震坡 教授 北京理工大学 电动车辆国家工程实
验室
动力电池的基本概念
电池及电池组
➢电池单体（Cell），直接将化学能转化为电能的基本装置和 基本单元，是构成电池的基本元件，包括电极、隔膜、电解质 、外壳等。 ➢电池（Battery），由一个以上的电池单体并联或串联而成， 封装在一个物理上独立的电池壳体内，具有独立的正极和负极 输出。内燃机汽车上常用的12V或24V启动电池，就是由6片或12 片2V的铅酸电池单体串联而成。
➢电池包（Battery Pack），也常常被称为电池组，是由多块
电池通过串联或并联构成的一个存储电能或对外输出电能的部 件。通常现在意义的电池组还包括动力电池管理系统、电池箱 等元器件共同组成。 ➢电池模块（Battery Module）:对于不包含完整电池管理功能 的电池组通常称为电池模块。
动力电池的基本概念
电池及电池组
（1）动力蓄电池箱 （power battery enclosure/box）：能够
承装蓄电池组、蓄电池管理模块以及相应的辅助元器件的机械结构。
（2）动力蓄电池包（ power battery pack）：蓄电池组、蓄电
池管理模块、蓄电池箱以及相应附件有机组合构成的具有从外部获得电 能并可对外输出电能的单元，简称蓄电池包。
示，其单位常用Ah或mAh表示。 1). 理论容量 ：假定活性物质全部参加电池的成流反应所能提供的电
量。用 C 0 表示。
法拉第定律指出：电流通过电解质溶液时，在电极上发生化学反应 的物质的量与通过的电量成正比。
QzmF/M
z Q 为电极反应中通过的电量，Ah； 是在电极反应式中的电子计量系数；
m 为发生反应的活性物质的质量，g； M 为活性物质的摩尔质量， g .m ol ；1 F 为法拉第常数，约96500或26．8Ah。
钠-氯化镍电池 （Na/NiCl2 ） 钠-硫电池（Na/S）
锰酸锂电池 （LiMn2 O4 ）
磷酸铁锂电池 （LiFePO4 ）
单体额定电压 2V 1.2V 1.6V 1.2V 1.2V 1.4V
2.5V
2.0V
3.7V
3.2V
C
动力电池的基本概念
电池的基本参数
2 容量
定义：电池在一定的放电条件下所能放出的电量称为电池容量，C 表
动力电池的基本概念
电池的基本参数
2). 开路电压：在开路状态下，电池两极之间的电势差。一般用 C 开 表 示。电池的开路电压取决于电池正负极材料的活性、电解质和温度条件 等，而与电池的几何结构和尺寸大小无关。
3). 额定电压（公称电压或标称电压）：是指在规定条件下电池工作的 标准电压。 4). 工作电压：电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称负荷电 压或放电电压。
m1 100% 或 C 100%
m
C0
m
为活性物质的实际质量；m
为放出实际容量时所应消耗的活性物质的质量。
1
4). 剩余容量 ：在一定放电倍率下放电后，电池剩余的的可用容量。放
电率、放电时间等因素以及电池老化程度、应用环境等多种因素影响，所以在 准确估算上存在一定的困难。
动力电池的基本概念
动力电池的基本概念
2). 额定容量 ：按国家或有关部门规定的标准，保证电池在一定的放电 条件（如温度、放电率、终止电压等）下应该放出的最低限度的容量。
用 C g 表示。
3). 实际容量 ：指在实际应用工况下放电，电池实际放出的电量，用C 表示。 由于受放电率的影响较大 。常在字母C的右下角以阿拉伯数字标明放电率，
VE IR 内 = E （ IR R f）
I 为电池的工作电流；R f 和 R 分别为极化内阻和欧姆内阻。
5). 放电终止电压：指电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最 低工作电压值，不同的电池和放电电流大小终止电压也都不相同。
动力电池的基本概念
电池的基本参数
电池类型
铅酸电池（VRLA） 镍镉电池（Ni-Cd） 镍锌电池（Ni-Zn） 镍氢电池（Ni-MH） 锌空气电池（Zn/Air） 铝空气电池（Al/Air）
E
动力电池的基本概念
电池的基本参数
1 电压
1). 电动势：热力学的两极平衡电极电位之差，在理论上输出能量大小的度量之 一。
E
式中 E ——电池电动势； ——正极的平衡电位； ——负极的平衡电位。
由于正极活性物质一般氧的过电位大，稳定电位接近正极活性物质的平衡电位 ，同理，负极材料氢的过电位大，稳定电位接近负极活性物质的平衡电位。在 表征上电池的开路电压在数值上接近电池的电动势，常常认为电池在断路条件 下，正负极间的平衡电势之差，即为电池的电动势。