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          混合電動車用MH—Ni電源系統(tǒng)若干問題探討

          作者: 時間:2011-06-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            引言

            氫鎳(MH—Ni)電池目前是用的主流電池。隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展,我國在的研制方面取得了較大程度的進展,目前混合電動客車正逐步走向市場。針對,在選擇和應(yīng)用方面,各家都有一些不同的見解,主要集中在幾個問題上,如SOC的判斷精度、電池的一致性等。根據(jù)我們產(chǎn)品近年來在混合電動車上的實際配套應(yīng)用,積累了一些經(jīng)驗,提出了自己的一些看法,與大家共同探討。

            1 混合電動車用電源的選擇

            在此主要討論的是對混合電動車用電池容量和功率的選擇,以MH—Ni電池為例,但對其他混合電動車用電池也有一定的參考價值。

            1.1 電池容量的選擇

            不同的整車設(shè)計,對電池的需求是不同的。目前混合電動車主要有微混合(42V)、全混合等,全混合又包括串聯(lián)型、并聯(lián)型、混聯(lián)型,以及外接充電式(PHEV)等。相對而言,并聯(lián)型對電池容量的要求較低,串聯(lián)型和PHEV要求的容量較高。無論何種形式的電動車,其對電池容量需求的計算方法是大致相同的,即根據(jù)電池的實際運行工況來計算所需要的電池容量。

            例如,對于北京工況,其具體制度為:

            a:160A放電30s,休息100s;b:40A充電30s,休息100s(循環(huán)17次);c:50A充電30s,190A放電40s(循環(huán)4次);d:休息80s;e:50A充電30s,休息103s(循環(huán)6次)。

            從上面的工況循環(huán)可以看出,連續(xù)充電或放電中輸出容量最高的是c步(達到6.77Ah)。在HEV中MH—Ni電池的正常應(yīng)用SOC范圍為30%~80%(日本豐田Prius車應(yīng)用為40%的容量)。假設(shè)在b步后電池SOC達到中間狀態(tài)55%SOC,此時電池從55%SOC放電到最低點30%SOC,至少要放出6.77Ah的容量。則所需電池的最低容量為:

            6.77Ah/(55%一30%)=27.08Ah在實際選擇過程中,考慮到電池的壽命和應(yīng)用可靠性,一般要有一定的冗余,根據(jù)美國Freedom—CAR混合電動車用電池檢測手冊,冗余可以定為30%。則電池的容量應(yīng)為:

            27.08Ahxl30%=35.2Ah即應(yīng)該選用35Ah左右的電池。

            車上有其他附屬電器時(如空調(diào)),應(yīng)當考慮其相應(yīng)的功耗,再進行計算。

            1.2 電池功率的選擇

            混合電動車對電池的功率相對要求較高。對電池來說,提高電池的功率相應(yīng)就要提高電池的成本,或重量,或體積。對于整車來說,只要電池的功率能夠滿足應(yīng)用要求即可,不適宜過度追求指標。同樣根據(jù)上面的北京工況,選擇電池的容量為35Ah。根據(jù)最惡劣的情況計算所需要的電池功率。c步所要求功率最高,放電電流為190A,持續(xù)時間40s。假設(shè)在30%SOC下需要滿足此要求,電池放電最低電壓不低于0.9V。電池的放電倍率為:

            190A/35Ah=5.4C假設(shè)在此放電倍率、30%SOC下電池的放電平均電壓為1.15V。則所需要的電池功率至少為:

            1.15V×190A=218.5W對電池的功率同樣需要30%的冗余。則電池30%下連續(xù)放電40s的功率要求應(yīng)為:

            218.5Wxl30%=284W在低溫情況下,MH—Ni電池的放電功率會受到較大影響,對低溫下電池的功率要求也應(yīng)相對低一些,主要為啟動功率。例如,美國對于功率輔助型混合電動轎車常溫下的峰值功率要求達到20kW,而~30qC低溫下的啟動功率要求為5kW。其具體檢測方法見表1。

            2 電池的一致性

            電池的一致性是大家都經(jīng)常提到的問題,但什么叫電池的一致性、其判斷依據(jù)和方法是什么、應(yīng)達到什么樣的一致程度等,目前無明確的概念。一致性應(yīng)當指同一規(guī)格型號的電池組成蓄電池組后,其各種參數(shù)如電壓、內(nèi)阻、SOC、容量以及電池的衰退率、自放電率以及各參數(shù)隨時問的變化率等之間存在的差別,以及電池受外界條件影響如溫度等而產(chǎn)生性能差別是否一致等。要求電池~致性的目的主要有以下幾個:一是保護電池,避免過充、過放;二是提高系統(tǒng)可靠性及壽命;三是避免電池性能相差過大,影響系統(tǒng)的正常使用。

            一致性沒有具體的考核標準。從實際操作看,從整個電池系統(tǒng)考慮,某些參數(shù)是不容易進行檢測的,如電池的衰退率、各個電池的自放電率、各參數(shù)的變化率、電池的直流內(nèi)阻等,因此這些參數(shù)不易列為考核標準。電池容量、電壓、歐姆內(nèi)阻以及系統(tǒng)的溫度均勻性足比較容易進行檢測的,可以作為考核標準。

            各參數(shù)具體應(yīng)達到什么樣的程度才算達到一致性要求,我們認為,只要能達到一致性的目的要求即可,下面對這幾個參數(shù)進行具體討論。


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