铅酸蓄电池放电特性研究.pdf

学w.xlictlt'.com
汽车实用技术
2014年第3期
工艺?设备?材料
AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY
2014NO.3
铅酸蓄电池放电特性研究
赵轩,谢学飞,曹红,周正飞
长安大学,陕西西安710064)
摘要:电动汽车具有低污染、低排放、低能耗、低噪声、高效率等优点,在环境保护和新能源
利用等方面具有无可比拟的优势,是解决能源危机和坏境污染问题较为有效的途径。蓄电池作为
电动汽车的动力源,直接影响着电动汽车的动力性和经济性,因此本文针对应用最普遍、技术最
成熟的铅酸蓄电池放电特性进行硏究。本文首先对铅酸蓄电池的放电原理进行研究,建立了铅酸
籌电池放电模型,基于蓄电池综合测试系统进行了不同放电倍率下的放电试验,最后应用归一化
数学方法建立了蓄电池放电试验模型,获得了蓄电池端电压与SOC的关系曲线,为蓄电池的进
一步研究奠定了试验基础和理论模型
关键词:铅酸藷电池;放电模型;试验研究;SOC
中图分类号:TM912.1文献标识码:A文章编号:1671-7988(2014)03-105-04
Discharge Characteristics of lead-acid batteries
Zhao Xuan, Xie Xuefei, Cao Hong, Zhou Zhengfei
(Chang an University, Shaanxi Xi'an 710064
Abstract: Electric cars have low pollution, low emission, low energy consumption, low noise, high
efficiency and other advantages, such as environmental protection and new energy utilization ha
unparalleled advantages, which is a effective way to solve the energy crisis and environmental pollution
problems. Battery as a power source for electric vehicles, directly affect electric vehicles' power and
economy. And in this paper, the most mature technology lead-acid battery discharge characteristics were
studied. Firstly, the lead-acid battery discharge principle of research, the establishment of lead-acid
batteries discharge model, integrated test system based on the battery discharge rate under different
discharge test, the final application of normalization method to establish a mathematical model of the
battery discharge test to obtain the battery terminal voltage and the SOC curve for battery tests laid the
foundation for further studies and theoretical models
Key words: Lead-acid battery; Discharge model; experimental study; SOC
CLC NO: TM9121 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014]03-105-04
作者简介:赵轩,工学博十,工程师,主要研究方向:重型
商用汽车运行安全技术、电动汽车。
前言
依托项目:(1)西安市科技计划项目重型商用汽车安全保
障综合技术研究(项目编号:CX12162);(2)中央高校基金
近年来随着能源越来越枯竭以及人们对生存环
创新团队项目重型商用汽车下坡安全保障综合技术研究境越来越重视,清洁新能源的需求变得更加迫不及
(项目编号:2013C322402)。
学w.xlictlt'.com
2014年第3期
赵轩等:铅酸蓄电池放电特性研究
待。传统内燃机汽车是能源消耗、环境污染的重要来分析研究;蓄电池特性可根据其动态特性硏究蓄
原因。许多国家和汽车企业都在向电动汽车方向加电池的等效电路近似模拟。前者适用于蓄电池自身
大政策扶持、资金投入,因此拥有能源利用率高、的研究开发;后者主要用于著电池使用方面的研究。
污染物排放少、噪音小等优点的电动汽车成为汽车本次试验通过等效电路来模拟建立蓄电池放电模
エ业发展的主要方向叫。然而蓄电池作为电动汽车型。根据现有资料,铅酸蓄电池模型主要有阻容模
的动力源,决定着汽车的动力性和经济性的好坏。型、铅酸原理模型、内阻模型和神经网络模型等?
电动汽车使用的蓄电池有铅酸蓄电池和离子蓄电池其中阻容模型结构简单、实用性强、能够比较真实
等。考虑到铅酸蓄电池技术成熟、使用范围广、价的反映蓄电池特性?。其等效电路简图如图1所示,
格便宜等优点。因此本文主要针对铅酸蓄电池进等价为物理模型。
行研究,以提高其使用寿命和能量利用率。铅酸蓄
电池的放电过程是影响电动汽车动力性、经济性的
重要因素,本文主要通过铅酸蓄电池的放电试验研
E (SOC
究其放电特性,以满足电动汽车的需求和蓄电池荷
电状态的估计。
图1铅酸祾电池的放电模型
铅酸蓄电池的工作原理
铅酸蓄电池放电数学模型可以表示为
铅酸蓄电池自从诞生至今己有一百多年的历
R。lb-R1=b
史,一直在蓄电池市场占据重要地位。铅酸蓄电池
具有使用寿命长,价格便宜,性能稳定,制作工艺
du,/dt=(s-1,)C
(2)
成熟并且能够在不同环境下使用。因此一直是电动
汽车动力源的重要来源。
该模型由E。理想电压源、R。欧姆内阻、尺极
铅酸蓄电池主要由正极板、负极板、硫酸电解
化内阻、C等效电容和外电压组成。模型中E。
液及栅板等组成。正极板上有活性物质PbO,表示未放电时理想电压;。表示向外电路提供的电
极板上有活性物质Pb,电解液为H2SO4水溶液。
压;R2表示蓄电池内部非线性内阻(主要由正负电
铅酸蓄电池放电过程中,负极板上的活性物质乃与极、栅板、电解质构成),主要影响因素是蓄电池电
H2SO,水溶液反应产生电子,电子通过外电路运动解液中2SO-的浓度:极化电阻尺(浓差极化内
到正极板,正极板上的活性物质PbO2与H2SOっ1水阻和电化学极化内阻)与等效电容,形成回路,极
溶液发生电化学反应。放电过程中正负极上的活性化电阻主要影响蓄电池电压。放电电流、放电深度
物质不断消耗,电解液浓度不断下降,并且反应过越大极化电阻越大,蓄电池电压下降越多。因此R和
程中不断产生难溶、不导电的PBSO,并附着在正负C-组成的回路影响铅酸蓄电池工况变化期间的过
极活性物质上,放电电压随之下降。铅酸蓄电