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储能装置的复合形式

时间:2022-10-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:采用不同类型的储能装置,如不同的蓄电池、燃料电池、超级电容器和高速飞轮等构成六种典型的电动汽车储能装置复合结构。同时具有高比能量和高比功率的蓄电池对电动汽车而言是最理想的动力能源,比能量影响汽车的行驶里程,而比功率影响汽车的加速性和爬坡能力。当用蓄电池与电容器进行混合时,所选的蓄电池必须能提供高比能量,因为电容器本身比蓄电池具有更高的比功率和更高效回收制动能量的能力。

采用不同类型的储能装置,如不同的蓄电池、燃料电池、超级电容器和高速飞轮等构成六种典型的电动汽车储能装置复合结构。

1.蓄电池单独作为能源

图2-16所示是现在电动汽车所独有的以蓄电池作动力源的一种结构,也是目前电动汽车应用最多的方式。蓄电池可以布置在车的四周,也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。所选用的蓄电池应该能提供足够高的比能量和比功率,并且在车辆制动时能回收再生制动能量。同时具有高比能量和高比功率的蓄电池对电动汽车而言是最理想的动力能源,比能量影响汽车的行驶里程,而比功率影响汽车的加速性和爬坡能力。

图2-16 蓄电池单独作为能源

2.高能量蓄电池+高功率蓄电池

为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题,可以在电动汽车上同时采用两种不同的蓄电池,其中一种能提供高比能量,另外一种能提供高比功率。图2-17所示为高能量蓄电池+高功率蓄电池作混合动力能源的电动汽车的基本结构,这种结构不仅分离了对比能量和比功率的要求,而且在汽车下坡或制动时可利用蓄电池回收能量。

图2-17 高能量蓄电池+高功率蓄电池作为能源

3.氢燃料电池+蓄电池

除了蓄电池以外,还可以用燃料电池作储能装置,它是一个小型的发电装置。燃料电池的工作原理是利用可逆的电解过程,即用氢气和氧气结合产生电和水。氢气可以储存在一个车载的氢气罐里,而氧气可以直接从空气里获得。燃料电池能提供高的比能量但不能回收再生制动能量,因此最好与一种能提供高比功率且能高效回收制动能量的蓄电池结合在一起使用。图2-18所示为用蓄电池+氢燃料电池作混合动力的电动汽车的基本结构。

图2-18 氢燃料电池+蓄电池发动机作为能源

4.蓄电池+带重整器的燃料电池发动机

燃料电池所需的氢气不仅可以以压缩氢气、液态氢或金属氢化物的形式储存,还可以由常温的液态燃料(如甲醇汽油)随车产生。图2-19所示为一个带小型重整器的电动汽车的基本结构,燃料电池所需的氢气由重整器随车产生。

图2-19 蓄电池+带重整器的燃料电池发动机作为能源

5.蓄电池+超级电容器

当用蓄电池与电容器进行混合时,所选的蓄电池必须能提供高比能量,因为电容器本身比蓄电池具有更高的比功率和更高效回收制动能量的能力。由于用在电动汽车上的电容器(通常称为超级电容器)相对而言电压较低,所以需要在蓄电池和电容器之间加一个DC/DC功率转换器。图2-20所示为蓄电池和电容器作混合动力的电动汽车的基本结构。

图2-20 蓄电池+超级电容器作为能源

6.蓄电池+超高速飞轮

与超大容量电容器类似,飞轮是另外一种新兴的具有高比功率和高效制动能量回收能力的储能器。用于电动汽车的飞轮与传统低速笨重的飞轮是不同的,这种飞轮质量小,且在真空下高速运转。超高速飞轮与具有两种工作模式(电动机和发电机)的电动机转子相结合,能够将电能和机械能进行双向转换。图2-21所示为这种飞轮和蓄电池作混合动力的电动汽车的基本结构,所选用的蓄电池应能提供高比能量。飞轮最好与无刷交流电动机结合使用,因为这种电动机的效率比直流电动机高,因而应在蓄电池和飞轮之间加一个DC/AC转换器。

图2-21 蓄电池+超高速飞轮作为能源

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