鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2050次 | 2019年11月21日
電池的容量與哪些因素有關(guān)?如何才能保證電池工作處于良性區(qū)間呢?
電池的能量?jī)?chǔ)存有限,電池所能輸出的總電荷量叫做它的容量,通常用安培小時(shí)作單位,它也是電池的一個(gè)性能參數(shù)。電池的容量與電極物質(zhì)的數(shù)量有關(guān),即與電極的體積有關(guān)。
實(shí)用的化學(xué)電池可以分成兩個(gè)基本類型:原電池與蓄電池。原電池制成后即可以產(chǎn)生電流,但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱為二次電池,使用前須先進(jìn)行充電,充電后可放電使用,放電完畢后還可以充電再用。蓄電池充電時(shí),電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能;放電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的。
鋰聚合物(Li-Pol)電池:能量密度與Li-ion電池類似,但使用較安全,并且有較好的封裝靈活性。Li-Pol電池與Li-ion不同的地方是制造堅(jiān)固性、安全性和薄外形幾何形狀。不像Li-ion電池那樣,不存在易燃性的危險(xiǎn)。因?yàn)長(zhǎng)i-Pol的電極是疊層式的。
一些電池組包含一個(gè)集成IC保護(hù)電路。此IC防止可能導(dǎo)致過熱的大電流。鋰離子電池組中的電池需要單獨(dú)的電壓監(jiān)控。串聯(lián)連接的電池越多,其保護(hù)電路就越復(fù)雜。注意:不要放電低于2.5V的鋰基電池,不然,就切斷電池的保護(hù)電路。
所有的電池都會(huì)自放電。自放電對(duì)于鎳基電池是最顯著的。通常在充電之后的第一個(gè)24小時(shí),鎳基電池放電其容量的10%~15%,其后的放電率是每月10%~15%。Li-ion自放電在第一個(gè)24小時(shí)大約為5%,其后為1%~2%。
隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,車載電子設(shè)施及娛樂設(shè)施越來越多。一方面這些電子系統(tǒng)增加了車用能量的壓力,一般情況下,在耗電1kW的情況下,每行駛100km需要消耗0.7~1.2L的汽油,而能源正面臨著越來越短缺的形勢(shì);另一方面也使得由于電子系統(tǒng)潰電導(dǎo)致的汽車不能啟動(dòng)事例成為啟動(dòng)失敗的主要原因。
與此同時(shí),汽車數(shù)量還在不斷增加,而排放污染也成為全世界最為關(guān)注的問題之一。目前歐洲已經(jīng)出臺(tái)關(guān)于限制CO2排放的法規(guī),根據(jù)法規(guī)規(guī)定,從2012年到2015年,汽車的CO2排放量必須從現(xiàn)在的160g/km減少到120~125g/km。預(yù)計(jì)到2020年,汽車的CO2排放量將不超過95g/km。這項(xiàng)法規(guī)使得汽車制造商在將來的汽車設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮降低CO2排量,否則將面臨高額罰款。因此,目前我們急需尋求降低CO2排量和節(jié)約能量的解決方案。
電池狀態(tài)探測(cè)及充放電優(yōu)化
采用電子能源管理系統(tǒng),通過集成在電池傳感器中的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)算法能夠適時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)。相應(yīng)地還可以在主控單元的控制系統(tǒng)中設(shè)置電池及傳感器工作策略,設(shè)置電池的工作區(qū)間,根據(jù)當(dāng)前電池充電狀態(tài)、電池溫度及車輛行駛狀況,可采用相應(yīng)的策略控制發(fā)電機(jī)。及時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電。在此過程中,整車能源供應(yīng)處于完全閉環(huán)控制狀態(tài),從而保證了整車的能源供應(yīng),優(yōu)化了整車能源管理,保證了引擎再次啟動(dòng)所需的最小電流,避免了由于電池潰電所引起的車輛不能再次啟動(dòng)問題。
發(fā)電機(jī)工作電壓動(dòng)態(tài)控制
同時(shí),電子能源管理系統(tǒng)還能夠利用可控交流發(fā)電機(jī)來動(dòng)態(tài)改變發(fā)電機(jī)的工作電壓設(shè)定,來優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩分布及整車能源管理。
傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)控制不能利用多余的機(jī)械能,工作電壓也不可控。當(dāng)汽車在加速運(yùn)行過程中,需要較高扭矩時(shí),傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)仍會(huì)消耗較大的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,而電子能源管理系統(tǒng)可以通過動(dòng)態(tài)控制發(fā)電機(jī)工作電壓來調(diào)整發(fā)電機(jī)的扭矩需求,優(yōu)化汽車運(yùn)行過程中的扭矩需求。當(dāng)汽車處于加速狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)降低發(fā)電機(jī)的工作電壓,從而降低發(fā)電機(jī)扭矩的扭矩需求,以此來保證有更多的能量提供給汽車加速。相反的,當(dāng)汽車處于減速行駛狀態(tài)時(shí),可以提高發(fā)電機(jī)電壓,這樣系統(tǒng)就可以利用減速時(shí)多余的機(jī)械能來進(jìn)行電池充電。
在正常的電池充放電的情況下,如果傳感器探測(cè)到電池處于欠充電狀態(tài)時(shí),主控單元會(huì)相應(yīng)調(diào)高發(fā)電機(jī)工作電壓,提高發(fā)電機(jī)的充電效率,進(jìn)行快速充電。當(dāng)電池電量處于飽和狀態(tài)時(shí),則相應(yīng)調(diào)低發(fā)電機(jī)電壓,使發(fā)電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),以避免對(duì)電池進(jìn)行不必要的過充電,從而減小所消耗的扭矩。這樣可以降低燃料消耗并保持充電狀態(tài)處于安全水平范圍內(nèi),保證電池工作處于良性區(qū)間,延長(zhǎng)電池壽命。