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探析纯电动汽车动力电池系统的应用与发展

2020-06-12 202 上传者：管理员

摘要：近年来,随着环境问题及能源危机对全球的影响,新能源汽车尤其是纯电动汽车再一次进入大众视野。纯电动汽车作为新能源汽车的主要发展方向,在汽车市场中占据十分重要的地位。和传统燃油车不同的是,纯电动汽车以动力电池为动力来源,其性能直接决定纯电动汽车的好坏。文章就纯电动汽车动力电池系统展开了分析。

关键词：
动力电池系统
新能源汽车
电池管理系统
纯电动汽车
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自卡尔本茨制造出世界上第一台内燃机车汽车以来,汽车已成为人们生活中非常重要交通工具,而其作为石油能源的主要消耗者,和环境污染的主要制造者,也引起了全球的重视,新能源汽车得到了快速的发展,也使得交通能源发生了改变。其中纯电动汽车以其零排放和低噪音等优点成了新能源汽车的主要发展方向,动力电池系统则成了主要瓶颈。

1、动力电池的发展现状

目前,全球主要发展的是性能较高的锂离子电池。2010年,土屋等[1]认为日本在其新能源与工业技术开发组织制定了详细的动力电池研究方向和研究方法后,其动力电池技术就有了进一步的提升,因该计划对动力电池的标准以及对动力电池性能的评价技术等重点项目上都设定了技术攻关的目标。同年,Mikko Kosku[2]认为在德国的国家电驱动平台计划(NPE)中,着重对纯电动汽车动力电池在材料研发及电池技术、电池的安全性评估与测试流程、动力电池寿命的建模和分析等五个方面展开研发,此项目的实施对纯电动汽车动力电池技术的发展有着质的提升。

2012年Deng[3]及2014年Fischer T和Leidinger J[4]则认为美国在“电动汽车无处不在大挑战蓝图”中指出其政策主要是重点关注纯电动汽车的动力电池系统等五大技术领域进行技术研究,并且以期解决纯电动汽车动力电池目前所存在的性能与成本的问题,这也对动力电池的发展起到了重要的作用。2012年,MaxAhman[5]认为在《二次电池技术路线图2013》中,日本对纯电动汽车动力电池的功率能量、密度以及寿命等性能参数提出了明确的规定和目标,这些都对日本纯电动汽车动力电池的二次回收和利用等起到了至关重要的作用,在一定程度上提升了日本纯电动汽车动力电池的性能。

德国政府为了推动本国电动汽车的发展进程,也制定了很多其他政策。而我国也在第十二个、十三个五年以及十四个五年计划将新能源汽车列为重点研究项目,对混合动力汽车用的高功率电池、纯电动汽车用的高能量型锂离子电池及下一代新型锂离子电池和二次电池的技术研发提供了大量的支持[6],充电桩、动力电池等配套基础和产业也已全面铺开,更换电服务及储能网络初现雏形,对氢燃料电池也提出了新的展望。

2、电池管理系统

电池管理系统作为实现动力电池组能量管理、热管理、重要参数(电压、电流、温度)信息采集、通信及存储、SOC(State of Charge)估算、电池均衡、安全管理等功能的重要电控系统,其性能优越与否也在一定程度上决定了纯电动汽车的续航里程以及电池组的使用寿命。

电池管理系统作为纯电动汽车电控系统至关重要的一部分,其发展也受到各个国家的重视。国外一些发达国家对BMS研究起步较早,美国、日本及欧洲各国对BMS的研究时间比我国早20年,早已研制出技术成熟的产品。时至今日,国外已开发了各种先进的BMS系统,它们实现的方法不同,但基本功能几乎一致。比如美、德、日、韩等国家的一些生产厂家生产的BMS系统在市场上就占有了相当大的比例。

虽然我国对BMS的研发起步较晚,技术尚不成熟,但通过国家对新能源汽车发展的大力支持,再加上部分高校依托自身科技优势,与大的整车厂及电池生产商相合作的跨部分研发、生产方式,不断缩短我国与国外先进水平之间的距离,而我国自主研发的BMS也已投入市场,但仍存在技术难题有待解决。

3、动力电池系统的未来发展趋势

近年来,纯电动汽车动力电池系统性能可以满足基本使用需求,但在人们长途驾驶的情况下,就有些力不从心。燃料电池还有待进一步研发生产,而动力电池系统的能量密度如何提升也是现阶段需要解决的问题。针对目前无法满足的即停即充的要求,动力电池系统在短期内发展目标主要为:提升电池容量,提高单次充电后的实际行驶里程;提高电池材料性能、缩短充电时间,并降低大功率充电对电池寿命的影响;使得纯电动汽车的再生制动功能有所提升,在行驶的过程中能储存更多的电量。

4、结束语

随着纯电动汽车的发展,其中最受消费者关注的就是动力电池系统,针对动力电池系统的要求越来越高。提升电池容量、缩短充电时间以及提升再生制动功能等都是比较好的动力电池系统问题的解决方法。

参考文献：

[1]土屋,依子,直人,等.A Study of Adoption of Electric Vehicles for Domestic Use[J].环境研究论文发表会议演集,2010(2):39.

[6]陈晴.我国纯电动汽车动力电池专利技术分析[D].重庆:重庆理工大学,2018.

赵旭.纯电动汽车动力电池系统分析[J].南方农机,2020,51(08):195.