混合动力车储能系统-混合动力电动汽车使用与维护

1.混动动力汽车能量储存系统的要求

能量储存系统是混合动力电动汽车最为重要的子系统之一,包括能量储存包、电压电流温度测量模块、电池平衡电路和冷却系统。能量储存系统的作用是将化学能转化为电能,以及通过电化学氧化反应或还原反应提供或回收车辆中的电能,电能可能来自再生制动的能量回收或者通过插电式充电装置从电网获取。能量储存系统的基本要求包括安全性、可靠性、高效性和低成本,但在混合动力电动汽车实际应用中的具体要求往往随着混合动力电动汽车的结构、最大车速、加速时间和电动续驶里程要求以及所设计的工作模式的变化而变化。对于传统的混合动力电动汽车的驱动系统来说,能量储存系统的要求基本上根据内燃机和牵引电动机的驱动力分配,其功率容量是主要的参考因素。对于增程式混合动力电动汽车和电池驱动的纯电动汽车,能量储存系统的功率容量和能量容量都要加以考虑。当对能量存储系统进行标定时,接下来的标准在整个工作阶段都要进行详细说明:

1)电池组容量(A·h);

2)峰值和持续充放电功率(kW);

3)最高、最低工作电压(V);

4)最大、最小工作电流(A);

5)最高、最低工作温度(℃);

6)低温起动功率(kW);

7)最大自放电速率(W·h/d);

8)电池荷电状态可调工作范围(%);

9)美国先进电池联盟标准混合动力电动汽车最低往复能量效率(%);

10)电池使用寿命(年);

11)电池循环寿命(次);

12)电池组质量(kg);

13)电流、电压、温度测量的取样速率和精度;

14)电池荷电状态的估计精度。(www.xing528.com)

2.电池

混合动力电动汽车的电池有多种类型,丰田雷凌混合动力电动汽车中使用的是镍氢动力蓄电池(镍氢电池)。

镍氢电池通过合金吸收氢气作为活性的阴极材料。由于金属氰化物电极比铬电极的能量密度更高,因此镍氢电池比镍镉电池具有更高的容量和更长的寿命。而且,镍氢电池由于不含有铬元素而被视为环境友好型电池,因此更加适用于混合动力电动汽车和纯电动汽车。镍氢电池的基本参数要求如表2-4所示。

表2-4　混合动力电动汽车镍氢电池基本参数要求

雷凌采用如图2-43所示的镍氢电池。6个1.2V的单节电池串联组成1个电压为7.2V的蓄电池单元,而28块蓄电池单元串联构成1个电压为201.6V的蓄电池,再通过高压电缆连接带转换器的逆变器总成。

图2-43　丰田雷凌混合动力电动汽车蓄电池

(a)镍氢蓄电池实物;(b)镍氢蓄电池结构

每隔两个月应对存放的HV(高压)蓄电池进行充电,流程如下:1)连接辅助蓄电池负极端子;2)将电源开关置于ON位置3min,不施加任何电气负载;3)将电源开关置于“READY”位置,内燃机起动并运转30min后对HV蓄电池充电。

3.辅助蓄电池

辅助蓄电池电压为12V,负责向全车低压电气设备供电,一般与HV蓄电池一起安装在行李舱,如图2-44所示。辅助蓄电池内安装有温度传感器,温度传感器发出的信号传递给混合动力电动汽车控制ECU,从而减小充电电流以保护辅助蓄电池。

图2-44　HV蓄电池和辅助蓄电池的位置

1—HV蓄电池;2—辅助蓄电池。