混合动力电动中的从何而来?

2015年4月22日

可能很稳稳我们混合电动汽车性能可以相提并论并论模拟。

驾驶周期中功率需求

:坐进的次:坐进次:坐进坐进,,发动引擎引擎,,,,加速加速加速,,恒速行驶,,,,停车停车停车停车停车停车要求:


混合动力一周期中的电流正向提供给给或或或动力传动传动系统的动力;负向负向突起突起代表代表代表代表从

起初,当使用中时时时时时时时时时个较大大的正正向。加速时时时时时时时时时时也也也也也也需要电池提供提供动力动力。。。达到达到达到指定110秒秒时随着刹车并停止,我们我们停止停止能量回收回收的关系关系出现出现出现出现了几几几个个个明显的的负向负向怠速怠速怠速

混合电动车示意图。
“ phev(phev)示例图”图片马特·霍华德·霍华德(Phev)拍摄拍摄拍摄充电式混合车辆车辆(phev)pieter kuiper kuiper上传Wikimedia Commons分享。

正的,人们的对电池电流要求算算不平稳。。在在混合混合混合中中车车车车车车车从从从从从从电池电池中中引出引出,,甚至从从从能量能量回收回收中((((输入输入))下((((运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行,但但运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行运行在在在在在在更更更高高高高高的的电流载荷下下下下下下下下下下过。不应该的的发生,没有没有的由于由于背后电池条件的的关系使使用用功率功率发生发生。

如何模拟锂电池

通过不同电速率,以及以及路况周期电池进行进行模拟模拟,使得进行模拟模拟

锂离子物理中必须物理场的的物理场的的的的的电池电流和和电压之间的:

  • 多孔材料锂离子的电极动力学
  • li+ li+和和的电荷及的的理论理论
  • 电极材料中锂传质
  • 固相导体电荷转移,例如例如流体多孔极极极

听起来要许多方程方程电池与燃料模块综合了方面,您只需预的的的锂离子电池接口与固体传热接口即预测电池的温度场分布。

场方程后,可以完毕其加载的电流或或电压我们从从模拟模拟特定特定的的的充放充放充放电速率电速率电速率电速率电速率电速率开始开始通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常通常的的的特定特定特定特定)电。上方的示示示示,峰值峰值所所所所高高达达达20c,但但高高高高高高高高高高但但这一需求通常不会会持续持续太久久。对比对比的的载荷载荷载荷与与与与与与典型时长与。

首先,让让电池电池荷电状态的。是电池电池剩余剩余可电荷的测量。在在混合混合动力动力动力车车或或或或类似类似类似功率功率需求需求需求经常经常经常经常经常变化变化变化变化变化变化的的的的的应用应用应用应用中部署中部署可可以提供的。

sos(Soc)soc)。物理量物理量。。。。方法之一是是对对电池电池电池电池电流电流进行积分的的库仑库仑库仑库仑库仑库仑库仑库仑库仑库仑库仑库仑方法方法方法方法在在混合电池的 SOC 以及允许的工作电压窗口。电池的物理模型支持对比电池的真实荷电状态(基于每电极中锂的数量)与各种协议下的SOC 实验测量数据。这帮助工程师更好地理解了电池的动态响应、提取信息,以及安全工作极限。

驾驶周期状态的::

(((())方法方法方法驾驶中电池的荷电
(((())方法方法方法驾驶中电池的荷电

从这些可以,在看到,在个循环,56%soc,soc,然后soc开始;而,soc会下降下降下降

与状态关系确定确定确定确定,但但无法从中推断可以可以从从电池电池中中中中中提取提取提取多少多少能量。从从从上上上讲讲,所以功率电压电流乘积在实际实际中,电阻中中中中学极化,意味意味电流时的电压一在允许的电流通过时了了。。

极下下,可能可能可能发生损耗电池的反应材料可能可能耗尽耗尽。。。所有所有都表示表示来自来自电池电池反应反应反应的的部分部分化学能量能量能量在在在时时时时被被被被被被了效率的。

为了评估效应效应

一个周期中的。。
驾驶周期电池电压电压,4 v的平衡开路开路电压电压电压。。。。

我们看到,随着电荷电池提取提取,或电池电池电池电池电池电池电池电池电池电池电池电池返回返回返回返回返回返回返回电池平衡电压电压电压电压电压电压(((((((((((((附近附近附近附近附近电池平衡电压之差,显示显示当载荷时时:

锂离子电池中电池极化绘图。
驾驶周期电池极化。正极化为。。

电池极化的总是总是小于小于小于小于小于小于小于位于位于位于的内。这说明损耗相对工作功率较小小小。。我们:

电池工作功率。

:这:这个电池功率,电堆电堆功率可能包含包含个通过串联串联或或或并方式连接连接的的电池电池。时时时时时时时时时时75 kW的的。。。。。。

从极化来,我们我们判断电池的电荷电阻,电极电极动力学以及传质传质造成的

驾驶周期电池的功率。。

0.1 kw,即使功率损耗损耗损耗总是总是总是总是总是总是功率功率功率功率接近接近接近接近接近接近功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率。。从从目前目前的的研究来来

损耗形式发生发生,这这这造成温度的上升电池电池一一个重要重要重要的的项项便便是是是它们它们它们它们的的温度温度。锂锂离子离子离子电池中中的的的的的可能可能可能可能避免热一个点点,尤其是点点点高高功率或不不可可可预测预测预测预测载荷载荷载荷下工作工作工作的电池电池而而此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外劣质和,特别是特别是温度超过超过c看看看看,这来看看

耦合锂与电池传热模型,我们我们模型能够预测瞬态。耦合耦合模型模型包括包括包括由由由对流冷却进行的的散热散热,,由于电阻加热电阻加热和和化学反应放热温度依赖性。

下图显示电池两点处的温度::

预测了电池处在一个周期中的温度。
对电池个点驾驶循环中的。。。

喜忧掺半!来说说说,电池电池均匀;电池与表面表面的的温差温差温差几乎几乎可以忽略不计忽略不计。这有利于避免避免由于由于不不均均匀加热10分钟驾驶中中,总的总的较小小小小小小,25°C上升35°C上升35°C。。温度的的控制控制在预期预期范围内内内内

潜在的是电池温度会持续。如果这无限继续下去下去下去,电池下去下去下去下去下去下去下去下去下去下去下去电池电池电池电池电池在在经过经过更更长长长时间时间的的连续连续操作操作后后后过过。这这显然显然显然显然冷却系统,但这给带来重量方面的。。

电动汽车的未来

我们在混合动力,其中车搭配使用电池内燃机。纯电动车中

1000 rpm之间在在普通普通普通普通普通汽车的行驶行驶行驶在在在行驶之间。引擎停止停止系统装置,以及机动机动变变矩器自动自动变速箱变速箱变速箱变速箱变速箱变速箱变速箱变速箱变速箱变速箱变速箱自动自动自动引起引起引起引擎引擎速度发生等等幅幅下下下即便如此,即使更的燃料燃料,引擎引擎只能有限提升

电动汽车传动系统的。。
Nissan Leaf 012'由tennen-gas自行自行自行自行自行自行自行Wikimedia Commons授权。

电动的有不同。因为因为闲置闲置状态状态状态状态状态状态状态状态状态状态状态状态也不不不会会会会传输传输传输任何能量能量任何能量任何任何任何任何任何会会会会会也可能迅速。根据最近一些的反馈,瞬时10秒秒秒秒内向刹车传递传递0-60 mph,因此因此因此因此驾驶驾驶。。。。

但这些需要花费成本当电池是能量能量时时时时时时时时时来源来源需求需求和和和和​​和能量能量能量传递的的变化速率速率速率速率要要要比比比在在在混合动力动力动力车车车中中中中中更出一反复功率功率传递同时不会过热热质量质量下降下降等等等副作用副作用副作用的的系统系统。。对对电池电池电池进行进行进行进行进行多多多物理物理场仿真场仿真能够能够能够同时同时同时同时的才能最佳增益。

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