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【干货】电动车电池管理系统研究

2016-06-26 00:06
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  电动汽车的出现,是在全球变暖、环境污染和能源危机所推动的。2015年全球电动汽车生产量和出货量分别超过了50万辆的规模,其中中国超过了37万辆。电动汽车必须要有电能储存装置,目前锂离子电池是动力电池的首选和主流。锂离子电池在串联成组使用时存在过充、过放、过流、温度过高过低等问题,会造出锂离子电池的迅速损坏,因此需要电池管理系统进行管理。

  1、锂离子电池

  锂离子电池指由正极、负极、隔膜、电解液四大主要材料和外壳制成的电池。其中正极和负极材料必须能够可逆的嵌入和脱嵌锂离子,隔膜必须是锂离子导通而电子绝缘,电解液必须是锂离子溶液。

  通常正极材料里是一个过渡元素发生氧化还原反应,而金属锂和碳负极是金属锂发生氧化还原反应。充放电过程,锂离子在电池内部正负极之间来回转移,电池在外电路移动。有人形象地把这种锂离子转移过程成为摇椅,而将锂离子电池称为摇椅式电池。

电动车电池管理系统研究

图1 锂离子电池的工作过程图示

  锂离子电池正极材料一般采用嵌锂过渡金属氧化物,如Ni、Co、Mn的嵌锂氧化物。负极材料则要选择电位尽可能接近金属锂的嵌锂化合物,如各种碳材料、SnO、SnO2、硅合金等。

  电解液普遍使用报告LiPF6的溶液,溶质为有机物,常用的有乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)和低密度二乙烯碳酸酯(DEC)等;隔膜主要由烯烃类聚合物制成多孔复合膜;外壳材料有钢、铝、塑料、铝塑膜等。锂离子电池典型的结构如下图:

电动车电池管理系统研究

图2 方形电池的典型结构

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