認(rèn)識動力蓄電池及充電系統(tǒng)目錄動力蓄電池的分類1動力蓄電池的主要參數(shù)2鋰離子電池的結(jié)構(gòu)3動力蓄電池組4充電系統(tǒng)5動力蓄電池的分類PART01

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19596-2017《電動汽車術(shù)語》中動力蓄電池的定義是：為電動汽車動力系統(tǒng)提供能量的蓄電池。它就像電動汽車的“心臟”，源源不斷地為車輛的運行提供動力支持。

由于需安裝在電動汽車有限的空間內(nèi)，動力蓄電池的性能直接關(guān)乎電動汽車的續(xù)航里程、加速、爬坡和負(fù)載行駛能力。高能量密度、長循環(huán)壽命、快速充電能力、良好的安全性和穩(wěn)定性等，都是對其性能的重要要求。明確定義性能要求動力蓄電池的分類動力蓄電池的分類按性能分：按工作介質(zhì)分：按封裝形式分：鋰離子蓄電池、鉛酸蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池、超級電容器等類型；圓柱形電池、方形電池、軟包電池三等類型；高能量型電池、高功率型電池動力蓄電池的分類01磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池是使用磷酸鐵（LiFePO4）作為正極材料，碳作為負(fù)極材料的鋰離子蓄電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、安全性能好、自放電率小、無記憶效應(yīng)的優(yōu)點。02三元鋰電池

三元鋰電池是“三元聚合物鋰電池”的簡稱，是由鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料的鋰離子蓄電池。單體標(biāo)稱電壓3.6V，充電截止電壓為4.2V。由于三元鋰電池體積更小、能力密度更高、耐低溫，目前正廣泛應(yīng)用于新能源汽車上。1、鋰離子蓄電池

鋰離子蓄電池一般是指鋰離子（Li+）嵌入化合物為正極，以碳材料為負(fù)極的二次電池。鋰離子蓄電池具有工作電壓高、比能量高、循環(huán)使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在電動汽車中。根據(jù)正極材料的不同鋰離子蓄電池主要分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元鋰材料等。目前，車用鋰電池正極主要選用磷酸鐵鋰和三元鋰兩種材料。動力蓄電池的分類2、鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是正極活性物質(zhì)使用二氧化鉛,負(fù)極活性物質(zhì)使用鉛,并以硫酸溶液為電解液的蓄電池。電池的殼體由硬橡膠、工程塑料、玻璃鋼等材料制成。單體額定電壓為2V，充電截止電壓為2.4V。鉛酸電池成本低且技術(shù)成熟，廣泛應(yīng)用在四輪低速電動車上。

金屬氫化物鎳蓄電池是正極使用鎳氧化物，負(fù)極使用可吸收釋放氫的貯氫合金，以氫氧化鋰為電解質(zhì)的蓄電池，屬于堿性蓄電池。單體標(biāo)稱電壓為1.2V，具有循環(huán)壽命長，可大電流放電，承受過充電、過放電能力強(qiáng)，綠色無污染的特點。3、金屬氫化物鎳蓄電池動力蓄電池的主要參數(shù)PART02動力蓄電池的主要參數(shù)電池電壓功率電池容量能量電池荷電狀態(tài)1、電池電壓：電池兩個電極之間的電位差，稱為電池的電壓，單位是伏特（V）。動力蓄電池的主要參數(shù)理論容量是用活性物質(zhì)的質(zhì)量按照法拉第定律計算而得到的最高理論值。理論容量標(biāo)稱容量是用來鑒別電池的近似安時（A·h）值。標(biāo)稱容量額定容量也叫保證容量，是按國家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證電流在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。額定容量

電池在一定放電條件下所能放出的電量，用符號C表示，單位為安培·小時（A·h），等于放電電流與放電時間的乘積。電池的容量越大，在放電電流相同的情況下，能夠使用的時間就越長。

在電池電壓一定的情況下，只要比較電池電量的大小就可以判明電池的性能了。2、電池容量：動力蓄電池的主要參數(shù)3、電池荷電狀態(tài)（SOC）：電池荷電狀態(tài)是蓄電池放電后剩余容量與電池額定容量的百分比。4、能量：在一定放電條件下，電池所能輸出的電能，通常用瓦時（W·h）表示。電池的能量反映了電池做功能力的大小，也是電池放電過程中能量轉(zhuǎn)換的量度。對于電動汽車來說，電池的能量大小直接影響電動汽車的行駛距離。5、功率：電池在一定放電條件下，單位時間所輸出能量的大小，單位為W或kW。電池的功率決定了電動汽車的加速性能和爬坡能力。鋰離子電池的結(jié)構(gòu)PART03

鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔板、電解液和安全閥等組成，其外形形狀有方形和圓柱形兩種，鋰離子電池的結(jié)構(gòu)如下圖。鋰離子電池的結(jié)構(gòu)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)負(fù)極：負(fù)極是由石墨或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳材料與黏合劑的混合物再加上有機(jī)溶劑調(diào)和制成糊狀并涂覆在厚度7--15微米的電解銅箔集流體上，呈薄層狀分布。隔膜：一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。正極：三元鋰電池的正極材料是鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰，磷酸鐵鋰電池的正極材料主要是磷酸鐵鋰。有機(jī)電解液：溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。030201

電池外殼分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端。0405動力蓄電池組PART04動力蓄電池組

一般情況下，將單體電池通過串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一個電池模塊，再將多個電池模塊通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式組合成動力蓄電池組使用，滿足電動汽車對電壓和電流的需要。動力蓄電池組1、串聯(lián)電池組

2、并聯(lián)電池組

m個單體電池通過并聯(lián)構(gòu)成電池模塊（簡稱mP）時，電池模塊的容量為單體電池容量的m倍，電池模塊的標(biāo)稱電壓為單體電池的標(biāo)稱電壓。電池并聯(lián)方式通常用于滿足大電流的工作需要。3、混聯(lián)電池組

串、并結(jié)合能夠滿足電池模塊既提供高電壓又要有大電流放電的工作條件?！跋却蟛ⅰ边€是“先并后串”取決于電池的實際需求，通常情況下電池并聯(lián)工作可靠性高于串聯(lián)。

n個單體電池通過串聯(lián)構(gòu)成電池模塊（簡稱nS）時，電池模塊的電壓為單體電池電壓的n倍，而電池模塊的容量為單體電池的容量。動力蓄電池組

動力蓄電池包含電芯、模組以及電池包三個層級。電芯是可以充放電的基本單位，模組是由多個電芯構(gòu)成的物理模塊，多個模組就構(gòu)成了電池包。例如：電池包采用單體27Ah的磷酸鐵鋰電芯總?cè)萘?2.7KWh，總壓約316.8V，則串聯(lián)的單體電池數(shù)為316.8V/3.2V=99個，并聯(lián)的電池組數(shù)為42700Wh/（27Ah*316.8V）=4.99個，故需要將99個單體電池串聯(lián)組成電池組，再把5個電池組并聯(lián)就可滿足要求。動力蓄電池組熱管理系統(tǒng)電氣系統(tǒng)電池模塊BMS電池管理系統(tǒng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)完整的動力蓄電池產(chǎn)品包括電池模塊、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和BMS幾個部分。動力蓄電池組電池模塊：負(fù)責(zé)儲存和釋放能量，為汽車提供動力。機(jī)構(gòu)系統(tǒng)：主要由電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，相當(dāng)于電池PACK的“骨骼”，起到支撐、抗機(jī)械沖擊、機(jī)械振動和環(huán)境保護(hù)（防水防塵）的作用。電氣系統(tǒng)：主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的“大動脈血管”，將動力電池系統(tǒng)心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中，低壓線束則可以看作電池PACK的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，實時傳輸檢測信號和控制信號。動力蓄電池組熱管理系統(tǒng)：電動汽車上使用的動力電池組在工作時都會有發(fā)熱現(xiàn)象，不同的蓄電池的發(fā)熱程度各不相同，有的蓄電池可以采用自然通風(fēng)即可滿足電池組的散熱要求，但有的蓄電池則必須采取強(qiáng)制通風(fēng)來進(jìn)行冷卻，才能保證電池組正常地工作和延長蓄電池的壽命。熱管理系統(tǒng)主要有4類：風(fēng)冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統(tǒng)為例，熱管理系統(tǒng)主要由冷卻板，冷卻水管、隔熱墊和導(dǎo)熱墊組成。熱管理系統(tǒng)相當(dāng)于是給電池PACK裝了一個空調(diào)。BMS：電池管理系統(tǒng)，是整車能源管理系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，也是電池保護(hù)和管理的核心部件。在動力電池系統(tǒng)中，它不僅要保證電池安全可靠的使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力并延長電池的使用壽命；作為電池和整車控制器以及駕駛者溝通的橋梁，電池管理系統(tǒng)控制著動力電池組的充放電，并向VCU（整車控制單元）上報動力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息。充電系統(tǒng)PART05充電系統(tǒng)電動汽車充電系統(tǒng)是維持電動汽車運行的能源補(bǔ)給設(shè)施，是從供電電源提取能量對動力電池充電時使用的有特定功能的電力轉(zhuǎn)換裝置。主要包括交流（慢速）充電系統(tǒng)和直流（快速）充電系統(tǒng)。

電動汽車充電系統(tǒng)是維持電動汽車運行的能源補(bǔ)給設(shè)施，是從供電電源提取能量對動力電池充電時使用的有特定功能的電力轉(zhuǎn)換裝置。主要包括交流（慢速）充電系統(tǒng)和直流（快速）充電系統(tǒng)。

慢速充電系統(tǒng)通過慢速充電線束（充電樁慢速充電線束或家用慢速充電線束）與交流充電樁或220V家用交流插座相連，為動力蓄電池充電。慢速充電系統(tǒng)將220V交流電轉(zhuǎn)化為直流電，實現(xiàn)電動汽車動力蓄電池的電能補(bǔ)給。

快速充電系統(tǒng)主要由直流充電樁、快充接口、高壓控制盒、動力電池、整車控制器、高壓線束和低壓控制線束等組成?？焖俪潆娤到y(tǒng)的特點為充電功率大、充電時間短，但充電設(shè)備成本高。充電系統(tǒng)