畢業(yè)設(shè)計外文翻譯-電動汽車的電池和超級電容(編輯修改稿)
2025-01-06 11:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 動汽車的鋰電池能量密度可以達(dá)到 100150 瓦時 /千克，而混合動力汽車的電池是 6075瓦時 /千克。能量密度和功率密度之間的權(quán)衡是在一些特殊汽車電池優(yōu)化設(shè)計中的關(guān)鍵特點(diǎn)。 目前為止還沒有專 門為插電式混合動力汽車設(shè)計的可用電池。理想情況下，這樣的電池需要接近于電動汽車的能量密度和接近于混合動力汽車的功率密度。插電式混合動力汽車的電池大小會比電動汽車的小，因為它的容量大多設(shè)計為電動汽車的 1/31/4。插電式混合動力汽車必須被設(shè)計成深放電，長循環(huán)壽命，而不像其他混合動力汽車那樣設(shè)計成淺放電。因此，插電式混合動力汽車的電池特性相對普通混合動力汽車更接近于電動汽車，但是比電動汽車具有更高的功率。關(guān)鍵問題是增加了電動汽車電池的功率密度同時會犧牲較小的循環(huán)壽命。這對于插電式混合動力汽車而言，在相對較短的 全電動范圍里確實(shí)是一個問題。 2）超級電容器：超級電容器在汽車上的應(yīng)用是在 1990 年以后開始發(fā)展的。大多數(shù)的發(fā)展用的都是微孔電極做的雙層碳電容器。從這項工作一開始，就有兩個被要求達(dá)到的目標(biāo)，分別是至少 5 瓦時 /千克的能量密度和放電時較高的功率密度 [8]。循環(huán)壽命至少 500000 次深放電。為了證明超級電容器的發(fā)展是一項和高功率電池完全不同的技術(shù)，電容器的功率和循環(huán)壽命特點(diǎn)要比高功率電池好很多，因為電容器的能量密度比電池要少得多。近來，有關(guān)于超級電容器的研究[9][11]是說用電容或者電池的材料做成其中一個電極 ，而另外一個電極使用微孔碳。這項工作要做的就是提高設(shè)備的能量密度。 目前在一些公司 —— 瑪克斯韋爾、內(nèi)斯、愛普科斯、日本化工 [12][14]已經(jīng)有可用的商 業(yè)化碳 設(shè)備 。 表格 2 碳超級電容器的特性 所有這些公司市場的大型設(shè)備容量在 10005000 法之間。這些設(shè)備適合于高功率汽車的應(yīng)用。一些設(shè)備的性能表現(xiàn)在表 2 中給出了。顯示的能量密度（瓦時/千克）對應(yīng)于設(shè)備的有用功，設(shè)備是基于 001/2VV? 之間恒功率放電測試。峰值功率密 度通過對應(yīng)的阻抗和 95%的有效脈沖給出。對于大多數(shù)超級電容器的應(yīng)用，高效率的功率密度是該設(shè)備的功率能力的適當(dāng)衡量。對于大型的設(shè)備，能量密度在大多數(shù)可用的設(shè)備中是 瓦時 /千克， 95%的能量密度在 8001200 瓦/千克之間。近年來，設(shè)備的能量密度通過碳 /雙層碳的技術(shù)逐漸上升，通過乙腈作為電解液，電池的端電壓也上升到了 伏。目前的超級電容器性能適合于使用引擎或者燃料電池作為初級能量轉(zhuǎn)換器的輕度混合動力汽車。輕度混合動力汽車是指即使能量存儲單元被耗盡時，引擎和燃料電池的功率也足夠大，能提 供令人滿意的性能表現(xiàn)。超級電容器單元的大小是由能量儲存需求（ 75150 瓦時）來決定的。超級電容器的功率密度能力能達(dá)到最大功率 75150 瓦，使得其超過動力傳動系統(tǒng)的電力需求。超級電容器不適合作為插電式混合動力汽車的初級能量儲存，但是被證明可以和電池結(jié)合用于較短的全電動范圍的插電式混合動力汽車上。在這種情況下，電池組這么小以至于不能滿足車輛加速的要求和制動時可用能量的回收。將超級電容器用于純電動汽車是不可能的了。 仿真結(jié)果寫在本文下 面關(guān)于電動汽車電池的部分，充電保持型混合動力汽車使用電池和超級電容器，插電式混合動力汽車使用電池和氫燃料電池來驅(qū)動汽車。所有的汽車將被設(shè)計為具有相同的加速性能，使得設(shè)計方案比較關(guān)鍵的方法是每公里總能耗（效率）和插電式混合動力汽車的多少能量可以作為是電網(wǎng)電力。引擎驅(qū)動的汽車將會在有效燃油經(jīng)濟(jì)消耗率的基礎(chǔ)上比較。引擎和燃料電池驅(qū)動的汽車是在相當(dāng)于用汽油和氫燃料作為等效燃油經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行比較的。 很多汽車的類型和設(shè)計都是通過用于混合汽車的仿真軟件 ADVISOR[15]來做的，SIMPLEV 項目在愛達(dá)荷州國立工程圖書館開發(fā)用于車輛的電池和燃料電池。燃料電池車的幾個模擬結(jié) 果通過加州大學(xué)戴維斯分校的建模方案而提出的。在適當(dāng)?shù)那闆r下，不同的仿真工具得到的結(jié)果和文獻(xiàn)的模擬結(jié)果相互比較。在所有的情況下，比較了車輛的統(tǒng)一特性（測試重量、風(fēng)阻系數(shù)、滾動阻力系數(shù)）。結(jié)果是依據(jù)假設(shè)所提出來的關(guān)于傳動部件的特點(diǎn)和運(yùn)作的控制策略。尤其對引擎驅(qū)動的混合動力汽車特別真實(shí)。關(guān)于建模的細(xì)節(jié)，在引用和參考里，這里不再重復(fù)使用了。 表格 3 電動汽車鋰電池的特性 傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，如能量存儲（千瓦時）和電動馬達(dá)以及發(fā)動機(jī) /燃料電池功率（千瓦）將在汽車仿真結(jié)果中被引述。 第一組仿真結(jié)果的討論時電動汽車和插電式混合動力汽車。這些設(shè)計方案都允許電網(wǎng)電力全部或大部分替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的車輛使用液體燃料。電池供電的車輛需要有活動范圍限制，而電池的充電時間很長（ 68 小時）。插電式混合動力汽車就克服了電動汽車的這個范圍限制。兩種使用鋰電池的電動汽車的仿真結(jié)果在表 3 表 4 中給出了。兩種車輛擁有大約 240 千米的范圍，其中電動汽車甚至是使用了最適合最大的鋰電池（ 140 瓦時 /千克）。里程較短的車輛可以 設(shè)計成更小的電池包。 下面，考慮通過 ADVISOR 獲得的仿真結(jié)果。這個車當(dāng)做一輛下降 20%的電動汽車使用，也可以作為一輛充電保持并聯(lián)式混合動力汽車。用在插電式混合動力汽車上的鋰電池重量是裝在電動汽車上的 1/3。一輛緊湊型轎車的仿真結(jié)果總結(jié)在圖 表格 5 和表格 6。 插電式混合動力汽車的仿真結(jié)果表明，即使是在較長的日常行駛范圍里，他們的燃油消耗率（汽油）也可以非常高，因為他們可以使用一大部分的電力來代替汽油的消耗。這個可以使用相對較小的電池
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