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镍氢电池容量预测方法研究
杭州明许恒邴智刚翁文翔(浙江省质量检测科学研究院,浙江杭州31000
摘要:镍氢电池容量的预测一直是铅酸蓄电池研究的热点MH-NM动力蓄电池荷电状态的估计误差指标要求小于8%;受
和难点,电池性能与电池的电解液特性和电池内阻有很大的相镍氢电池本身特点及电流、温度、老化等因素对荷电状态的非
关性,本文研究了电解液的一些基本特性与电池内阻与循环容线性影响,在线准确估计电池组的荷电状态具有很大的难度
量的关系,试图寻找更优的容量预测方法,以提高镍氲电池的目前,研究中的电动汽车电池荷电状态估计方法主要有全充放
循环使用寿命
电试验法、内阻法、EIS法、开路电压法等
关键词:镍氢电池;容量;密度;内阻;电导率
1实验
“十ー五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府
本文选择了利用自制的模拟镍氢电池进行了室温下循环
高度关注新能源汽车的研发和产业化。新能源汽车是指除汽容量与电解液密度和电导率及电池内阻的变化关系的研究。
油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车
纯电动汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。
镍氢电池作为近年来发展起来的一种新型高能蓄电池,具
有无污染、安全性高、高比功率、可循环再利用、长寿命、无记忆
效应等优异的综合特性,是唯一规模化,并经过广泛实际验证
的电池体系,已取得了巨大的市场成长空间,是目前公认的混
Cycle umbo
Cpk numar
合电动汽车之最佳能源解决方案,成为混合电动汽车用动力电
a
池的首选
由表1可见,在混合电动汽车方面,镍氢动力电池是目前综
合性能最好的电池体系。在已售出的和即将上市的商业化的
混合电动汽车产品中,均无一例外地采用镍氢动力电池系统。1m
我国于2009年7月1日起施行的新能源汽车生产企业及产品准
人管理规则明确指出采用镍氢动力电池生产的混合动力乘用
车属于成熟期产品。
表1当前己开发的主要动力电池综合性能比较
图1(a)放电容量;(b)电解液密度;()电池内阻;(d)电解液电导率
质量比
与循环次数的关系曲线
电池型号「能量/质量比「循环次
环境
(Wh/功率(W
数安全经済{友好综合
图1(a)为放电容量的循环曲线,由图可见,随着循环次数
kg)(次)性「性
性
的增加,电池容量的变化可分为两个阶段,前5次容量逐渐增
传统铅酸电
30-3580-110
池
高「高低
加,在第5次循环时,达到最大容量为319.34mAh/g,这是电池的
美
活化过程,从第6次循环开始,电池的容量逐渐下降,到达
像电池3-4745-6550高高低差
次循环时,电池容量下降到了263. I mah/g,下降为最大容量的
混合电动汽
800
车用镍氢电40-60
1350>1000高高一中「高好
82.4%。
图1(b)为循环次数与放电后电解液密度的关系曲线,由图
省规离子1-1019/00ほ「低「中「差」可见,随着循环次数的增加,电解液密度逐渐增加,从初始的
新型铁1s-00160「00+「中-「中中-低
1.253g/em上升到了100次循环时的1.27gcm
锂电池
1300
低
图1(c)为循环次数与放电后电池内阻的关系曲线,由图可
在MH-N电池实用化过程中,安全、高效与合理使用问题见,随着循环次数的增加,电池内阻逐渐增加,电池内阻从初始
直受到高度关注,由于电池使用过程中的过充、过放电对电的113.8m92上升到了100次循环时的357mΩ。
池系统的可靠性具有较大的影响,故有必要根据电池在不同的
图1(d)为循环次数与放电后电解液电导率的关系,由图可
荷电状态与温度条件下控制电池的最大可接受的充放电电流见,随着循环次数的增加,电池电解液电导率逐渐增加,从初始
及其持续时间;我国“十五”国家“863”电动汽车重大专项对
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64.化正2015年8月
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相关规定,必须每年进行计量表的检测工作,以确保上游供应
3.1.4加强内部用户管理
商计量表的准确性。
燃气供销差,其中有一部分是由于内部用户所产生的。因
但是由于在天然气设备投产的早期,多种因素造成计量表而,需要对内部燃气使用设备安装计量表并加强管理,以及时
设备的损坏,在初期应缩短天然气计量表的检测期间。此外,高效地监控内部燃气使用装备对燃气供销差的影响比例,并采
未能正确设置温度、压力等参数,也会大大增加天然气供销差取积极措施降低影响力度。
发生偏差的概率。
3.2减少因天然气管道泄漏所产生的供销差策略
2.5其他损耗
管道是天然气供销体系中重要的设备之一,因其覆盖面
比如城市原先使用的是人工煤气,后期改造为使用天然大、管理难度高,造成难以及时发现管道泄漏问题。在实际燃
气,在进行切换时必然需要释放部分的天然气、从而加大燃气气经营中,可以考虑应用当前大范围应用的“机步”结合策略,
供销差。此外,在天然气管道后期维修、改造过程中也会造成并明确天然气管道不同区域的负责人员及其责任。此外,还应
一部分天然气的损失,增加燃气的供销差。
该安排专门]的人员定期检测庭院管等,以重点监控计量设施
3燃气供销差控制措施
安全设施等区域的漏气问题。
3.1加强燃气计量管理体系
还应该考虑在日常燃气管理中,加强监控管道附近的违规
3.1.1完善燃气计量抄表管理体系,规范作业及考核标谁
操作,对于异常情况及时向责任机构反馈,确保管线安全。
在燃气管理中,可以考虑完善“燃气供销差”管理考核体3减少因燃气计量表所引起的供销差策略
系,明确燃气计量表的可用范围、安装方法、并严格考核燃气计
3.3.1加强对燃气计量表的出厂检测。燃气计量表的质量
量表的出厂合格率,建立燃气计量表不定期抽检体系。另外,对供销差产生直接的影响,因此应该加强对燃气计量表的出厂
在“燃气供销差”管理中,应该明确各项指标的负责人,制定相检测,以确保在实际应用环节中的计量表均无质量问题。
应的奖惩制度,以强化作业人员的责任感。
3.3.2加强对燃气计量表的安装监控。加强对燃气计量表
3.1.2定期更换民用用户及工业用户的燃气计量表并加强的安装培训,并且要求安装人员严格按照相关规范完成安装操
计量表周检
作,避免相关问题产生。
首先,需要完善民用用户及工业用户燃气计量表的应用信
3.3.3加强对燃气计量表的定期更换監测及周检工作。按
息,并根据国家相关规定设置民用用户及工业用户燃气计量表照国家相关规定,加强对燃气计量表的使用年限监控及周检工
到期预警机制。此外,借助于信息化平台自动顶警本月即将使作。对于超年限应用的情况或周检中发现异常情况的,尽早完
用周期或检定周期到期的民用用户及工业用户计量表信息,以成更换或检定操作,减少仪表偏差。
免遺漏。其次,对于早起应用误差范围在2%的计量表统一更参考文献:
换为国家规定的误差在1.5%范围的计量表。
[1]李爽凯,李防训,管道燃气供销差的系统治理与控制J
3.1.3加强核査力度
城市燃气,2008(4).
每年定期组织燃气公司相关机构与基层站进行民用用户