新能源汽车电池的充电效率和安全性的分析.docx

本科毕业设计（论文）论文题目：新能源汽车电池充电效率和安全性的分析摘要随着环境保护意识的不断提高，近年来新能源汽车有了飞速的发展，电池是新能源汽车的重要部件。新能源汽车电池的充电效率和安全性是影响其性能和使用寿命的重要因素。文章对目前市面上的新能源汽车的充电效率和安全性进行分析。首先，本文先介绍了市面上用的三元锂电池和磷酸铁锂电池的充电原理，分析其二者各自的优势与缺陷，再从充电技术和影响充电效率的因素方面进行分析，随机挑选不同价位不同车型的新能源汽车，对照各自官方给定的参数进行模拟实验分析，并对慢充下的充电的效率进行排序；同时进行两处不同功率的新能源充电站进行实地调研，采集可使用数据三十组，并对这些数据加以分析，验证充电时的影响因素；最后，针对电池的安全性问题，本文分析了在充电情况下存在安全隐患和电池本身可能存在的问题，争对电池老化问题，结合调研进行分析，并给出一些缓解电池老化的建议，同时对比“刀片电池”在安全性方面的优势，最后进行案例分析，得出事故发生的原因。关键字：新能源电池；充电效率；安全性；实地调研论文类型：理论研究AbstractWiththecontinuousimprovementofenvironmentalprotectionawareness,newenergyvehicleshavedevelopedrapidlyinrecentyears,andbatteriesareimportantcomponentsofnewenergyvehicles.Thechargingefficiencyandsafetyofnewenergyvehiclebatteriesareimportantfactorsaffectingtheirperformanceandservicelife.Thispaperanalyzesthechargingefficiencyandsafetyofnewenergyvehiclescurrentlyonthemarket.Firstofall,thispaperfirstintroducesthechargingprincipleofternarylithiumbatteriesandlithiumironphosphatebatteriesusedinthemarket,analyzestheirrespectiveadvantagesanddisadvantages,andthenanalyzesthechargingtechnologyandfactorsaffectingchargingefficiency,randomlyselectsnewenergyvehiclesofdifferentpricesanddifferentmodels,conductssimulationexperimentanalysisagainsttheirrespectiveofficialparameters,andsortsthechargingefficiencyunderslowcharging;Atthesametime,twonewenergychargingstationswithdifferentpowerswereinvestigatedinthefield,30setsofusabledatawerecollected,andthesedatawereanalyzedtoverifytheinfluencingfactorsduringcharging;Finally,inviewofthesafetyproblemofthebattery,thispaperanalyzesthepotentialsafetyhazardsinthechargingsituationandthepossibleproblemsofthebatteryitself,strivesforthebatteryagingproblem,analyzesitincombinationwiththeresearch,andgivessomesuggestionstoalleviatetheagingofthebattery,whilecomparingtheadvantagesofnbladebattery*insafety,andfinallyconductsacaseanalysistoobtainthecauseoftheaccident.KeyWords:NewEnergyBatteries,ChargingEfficiency,Safety,FieldResearch.ThesisTypeiTheoreticalResearch.摘要IAbstractII目录III1绪论11.1 研究背景和意义11.1.1 研究的背景11.1.2 研究的意义11.2 国内外研究现状21.2.1 国内研究现状21.2.2 国外研究现状21.3 本文主要的研究内容31.4 充电效率的分析52.1 新能源电池种类及其充电原理52.1.1 三元锂电池52.1.2 磷酸铁锂电池62.2 电池充电与影响因素72.2.1 电池充电技术72.2.2 影响充电效率的因素分析72.3 不同价位新能源汽车的数据分析82.3.1 车辆信息及其基本参数82.3.2 车辆慢充实验模拟数据分析92.4 章小结103充电效率的实地调研分析113.1 调研过程113.2 调研数据对比与分析123.3 章小结184电池安全性的分析204.1 电池存在的安全问题204.1.1 充电过程中存有的安全问题204.1.2 电池组自身安全问题204.2 比亚迪“刀片电池”214.3 电池老化问题的研究224.3.1 电池老化的机理和表现224.3.2 缓解电池老化的方式234.4 新能源汽车的电池事故案例分析234.5 章小结24结论25参考文献26致谢271绪论1.1 研究背景和意义1.1.1 研究的背景随着人们对环境保护和可持续发展的关注不断增加，新能源汽车终有一日会替代燃油汽车，逐渐成为未来汽车市场的主流。其中，纯电动汽车是最为广泛应用的新能源汽车类型之一，电池的作用就如同汽车的“肺”，在电池方面的科技发展十分迅速，使得车辆的各项指标和行驶里程都有不错的提升，虽与燃料汽车仍存在一定差距和成熟性，但也步入人民的视线，将其视为购车的不二之选。但是电池的充电效率和安全性仍然是影响电动汽车发展的重要因素。在电动汽车中，电池的充电效率指电池在充电过程中能够吸收多大比例的电能，而充电安全性则主要指充电过程中电池的温度和压力等参数是否在安全范围内。这两个因素的不足会直接影响电池的寿命和充电速度,从而限制了电动汽车的使用范围和性能。目前，国内外已经有很多学者和研究机构对新能源汽车电池的充电效率和安全性进行了研究和探索。例如，一些研究者通过实验和模拟分析，探究了电池充电过程中的电化学反应和热效应等因素对充电效率和安全性的影响，并提出了一些优化方案和措施。此外，一些企业也在不断研发新的电池技术和充电设备，以提高电池的充电效率和安全性，满足消费者的需求。1.1.2 研究的意义新能源汽车电池的充电效率和安全性是影响其使用体验和市场竞争力的重要因素。因此，本研究旨在对新能源汽车电池的充电效率和安全性进行深入分析和优化，来提高电池的整体性能和可靠性，为新能源汽车的发展和普及做出贡献。随着全球的能源消耗问题，燃油汽车终有一日会退出历史的舞台，新能源汽车是实现可持续性发展的有效途径之一，而新能源汽车的崛起也将成为必然。新能源汽车的出线和发展也不过短短几十年，目前仍在充电效率和安全性等诸多方面存在问题和巨大的提升空间，未来新能源汽车的发展定会势不可挡，未来可期。因此，研究新能源汽车电池的充电效率和安全性，有助于推动新能源汽车的普及和应用，减少对传统化石能源的依赖，保护环境和促进可持续发展。尽管已经有很多研究成果和技术进展，但是新能源汽车电池的充电效率和安全性仍然存在许多问题和挑战。例如，电池充电速度慢、充电效率低、充电过程中电池温度升高等问题，都需要进一步研究和解决。因此，开展新能源汽车电池的充电效率和安全性研究，有助于提高电动汽车的性能和可靠性。本文提出的内容可以增加不支持快速充电的汽车的充电效率，为新能源汽车的发展和普及提供技术支持和保障。同时，本研究的方法和思路也可为其他电池充电技术的研究提供参考和借鉴，具有一定的推广价值和应用前景。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状(1)充电效率国内学者在新能源汽车电池充电效率方面的研究已经取得了一定的进展。例如，在中国工程院院士陈立泉的指导下，青岛储能院在研究锂离子电池充电效率提高的过程中,发现通过改变电解液中添加剂种类和浓度等参数可以提高电池的充电效率侏找朔.，同时也可以提高电池的循环寿命。此外，国内许多企业，也己经开发出了电动汽车电池用的充电装置。北京嘉捷恒信公司研制开发了15OkW大功率电动巴士充电站样机，单体功率为50kw,输出电压200V-500V可调，具有智能充电功能，可适于多种电池:深圳市强能电器有限公司开发了大功率动力电池车载充电机，单台功率可达20kw,输出电压2OOV-8OOV可调，电流1A-40A可调，具有恒流、恒压功能，可用于电动大巴、中巴及其他各种电动汽车。2006年，比亚迪也在其研发中心上海建成一座电动汽车充电站，快充一个半小时即可完成充电。尽管我国的蓄电池快速充电技术的研究有了很大程度的发展，但同国外相比还有很大的差距。(2)安全性国内学者在新能源汽车电池安全性方面的研究也非常活跃。例如，清华大学的研究人员在研究锂离子电池的安全性方面，发现通过优化电池的结构和电池管理系统等方面,可以提高电池的安全性。此外，中国科学院的研究人员也在研究新型电池的安全性方面，通过改变电池的电极材料和电解质等方面，提高了电池的安全性。目前国内外最常用的研究方式是直接进行实验研究或者是模型与实验研究相结合的方式，实验研究具有得出的结论最为直观，数据更为准确。就目前的研究来说，研究人员在研究热失控过程中更为关注的是电池电压、温度、温升速率、产热量等具体数据，这些参数是探究热失控机理、影响热失控的各种因素的重要基础。北京理工大学的朱晓庆等基于有限元分析法和ANSYS软件建立起了一个锂离子电池热模型，其进行过充实验验证了模型的可行性，并依据模型发现在2C、3C、5C三种不同倍率条件下进行过充，结果表明充电倍率越大温升速率越大，电池表面温度差异也越大电池危险性更高”1.2.2 国外研究现状(1)充电效率国外学者在新能源汽车电池充电效率方面的研究也非常活跃。国外对动力电池的充电技术研究由来已久，近年来取得了较好的科研成果。国外许多公司利用计算机控制、人工智能等先进技术，使得传统功能简单的充电器发展成功能齐全、易于控制的智能型充电设备，这种先进的智能充电设备能够实现对电压、电流、电池温度等参数的监测和显示；能够实现充电策略的定制，而且可以根据所用电池种类以及荷电状态的不同来选择和设定充电方式；同时，它具有更好的安全性，设有充电保护电路并具有安全报警的功能等。此外，英国伦敦大学学院的研究人员也在研究锂离子电池的充电过程中，通过优化电池的电极材料和电解质等方面，提高了电池的充电效率皿。(2)安全性国外学者在新能源汽车电池安全性方面的研究也非常活跃。例如，英国剑桥大学的研究人员也在研究新型电池的安全性方面，通过改变电池的电极材料和电解质等方面,提高了电池的安全性。Tenno.A.等基于前人所提出的电池模型，创造性的将描述电极状