针对电动车辆的具体情况, 对储能电源提出的要求:①能量密度高(2h放电率时不小于45W·h/kg) ;②制造成本低;③寿命长, 维护保养工作量小;④工作物质寿命长, 自放电量少;⑤加速和爬坡性能好;⑥充电快、 效率高, 设备简单;⑦体积、 质量小;⑧发生事故和充电失控时安全性好;⑨电池组更换简捷; ⑩无需或少量特殊维护设备。 1. 2铅酸蓄电池1、 铅酸蓄电池的结构电动车辆的电源即蓄电池, 到目前为止仍是以铅酸蓄电池为主。 电动车辆用铅酸蓄电池以动力型电池应用最为广泛, 图3—1为动力型铅酸蓄电池的结构图, 它由正负极板组、 隔板、电解液壳体等组成电解液、 壳体等组成。 每只蓄电池的输出电压为2v, 由多只蓄电池串联成蓄电池组, 得到电动机所需的电压。每只蓄电池的图3—1 动力型铅酸蓄电池的结构图 铅酸蓄电池的极板由极板栅架和涂覆在极板上的活性物质等组成, 正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2) , 负极板上的活性物质是纯铅(Pb) 。 为了保证正极板的强度, 正极板采用排管式结构, 负极板多采用板状结构, 如图1-2所示。图1—2动力型蓄电池的正极板 为了 获得更大的输出电量, 通常将蓄电池的极板并联成极板组, 按蓄电池的输出容量不同, 单只蓄电池中极板组的片数不同。 图1—3为蓄电池的极板组。图1—3 蓄电池的极板组 蓄电池的隔板是为了防止蓄电池极板组中正负极板之间短路而设置的。 制成隔板的材料有多孔橡胶和多孔塑料等多种, 但只有这两种目前应用最广泛。 因为隔板浸泡在电解液中, 要求其多孔性好, 便于电解液中的离子通过, 而且要耐酸, 抗腐蚀性、 抗氧化性好。铅酸蓄电池的壳体以前用橡胶制造, 因其强度低、 重量大, 目前逐渐被工程塑料所取代。 当采用塑料制造蓄电池壳体时, 电池的上盖与壳体间采用热塑封装工艺, 蓄电池的上盖上有一个加液孔, 用于向电池内加注电解液或补充蒸馏水, 也可通过密度计检测蓄电池的充放电程度。 加液孔用塑料螺塞封住, 螺塞上有一个很小的通气孔, 要确保该小孔畅通。 单体铅酸蓄电池的端电压为2V, 为了得到电动车辆所需的电压, 应将多只单体电池串联起来。 单体电池之间的连接可采用导线和螺母连接, 为了减小连接回路的电压损失,采用铅焊的连接更合理。 图1—4为铅焊连接的48V的蓄电池组。 2、 铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池的原理是人们在普兰特1859年发明的蓄电池的基础上, 经过深入研究总结出来的。其基础是双极硫化理论, 即在放电过程中, 蓄电池正负极板上的工作物质(PbO2和纯铅) 通过电池外电路的电子流动, 打破电池内部的电位平衡, 负极板失去电子, 铅原子变成二价铅离子, 尔后与电解液中的硫酸根结合生成硫酸铅极板得到电子四价铅离子还原成酸铅; 正极板得到电子, 四价铅离子还原成二价铅离子,尔后与电解液中的硫酸根结合也生成硫酸铅。 用电化学反应方程式表示为:价铅离子 铅酸蓄电池充电过程中电池内部的化学反应与放电时相反, 正负极板上的硫酸铅在充电电流的作用下, 分别转化成原来的Pb02和纯铅。 铅酸蓄电池的充放电过程也可用图1—5表示。(a) 放电开始 (b) 放电结束 (c) 充电结束