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剖析现代汽车混合动力技术(三)
来源:本站整理  作者:佚名  2012-12-13 08:55:36

    镍氢蓄电池

    镍氢(NiMH)蓄电池单电池的源电压是由电极上过量的带电氢粒子产生的。镍氧氢化合物(氢氧化镍)用作正电极。负电极由能对氢进行可逆存储的金属合金组成。充电过程中,氢粒子从负电极迁移至正电极,并吸附在电极材料上。放电过程相同,但顺序相反。

 

    镍氢(NiMH)蓄电池的单电池采用了两个安全机制。PTC电阻器可限制高温时的电流,安全阀可以受控方式释放蓄电池的单电池中产生的过高压力。镍氢蓄电池已代替了以前的普通镍镐蓄电池。在蓄电池系统的三种基本单电池设计(扁平单电池、圆形/圆柱形单电池和棱柱形单电池)中,保时捷采用了圆柱形单电池设计,因为它具有极稳定的机械属性和高能量密度,并且制造成本低,如图11所示。此外,各单电池间的空间使圆柱形单电池更易冷却。镍氢蓄电池的能量密度通常为80WN/kg。近期不会有更高的能量密度。

 

    只有镍镉蓄电池才可能并适合在完全放电之后再完全充电,从而实现“再生”。

 

    锂离子蓄电池

    在锂离子蓄电池上,各单电池的源电压通过正电锂原子(等于锂离子的迁移产生。

 

    正电极使用的材料是氧化锂(锂氧化合物),而负电极使用的材料通常是石墨。充电过程中,正锂离子从正电极迁移到负电极上的石墨层,从而产生过量电荷,这些电荷可作为单电池中的源电压进行测量。放电过程相同,但顺序相反。锂不稳定,比镍更容易与其他材料反应。尽管锂离子蓄电池的能量密度高得多(约150Wh/kg ),但需要采取昂贵的内部安全措施防止蓄电池完全放电等情况。在初始开发阶段,由于未采取充分的保护措施,在一些消费性电子产品中出现了个别问题。

 

    目前,锂离子蓄电池广泛用于消费性电子产品中。在高级开发阶段,优良的安全措施和较低的成本显然使得镍氢蓄电池成为混合动力技术高压能量存储的更佳之选。

 

    上述两类蓄电池对过载和完全放电都极其敏感,而且单电池中发生的化学过程是不可逆的。在锂离子蓄电池完全放电过程中,还会发生可能导致蓄电池过热的导电连接。充电/放电过程每次超过某个极限时,镍氢蓄电池的可用总容量都会降低。因此,通常蓄电池管理系统都会限制“冲程”(用于总能含量的带宽)。蓄电池老化速度极其缓慢,驾驶员几乎察觉不出。保时捷混合动力驱动系统中的高压蓄电池在车辆整个使用寿命期间都可使用。

 

    蓄电池在指定的温度范围内可以达到最大功率。对于保时捷CayenneSHybrid中使用的高压蓄电池,此温度范围在++10-++37℃之间。蓄电池安装位置可以针对极低温度提供保护。可主动对高压蓄电池进行脉冲充电/放电,帮助蓄电池达到最佳工作温度。空气冷却系统可针对极端温度对蓄电池提供保护。

 

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