作者：赵振宁 主编
出版社：北京理工大学出版社
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新能源汽车技术概述试读：
前言
“新能源汽车技术概述”是目前全国汽车专业的基础课，主要讲解对象是电动汽车。电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车。电动汽车是集机、电学科领域中最新技术的产品，是国家工业发展水平的标志之一。纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车正在引发一场世界汽车工业的革命。现阶段混合动力电动汽车和纯电动汽车已经正式销售，市场份额也逐渐在增加。燃料电池汽车目前从成本角度讲，距离市场化还有一定的时间。
纯电动汽车是限制性用车，主要用于上下班，并非用于长途行驶，一次购车成本高，使用成本很低。混合动力汽车是针对城市工况的长距离汽车，对象为私家车和出租车，一次购车成本较高，使用成本一般。
为了配合《新能源汽车技术概述》教学，作者还编写了《新能源汽车技术概述实务》作为本书配套的考核用教材。配套考核教材的目的是提高同学的自学和自我考核能力，锻炼主动学习的能力。目前书内的一部分内容在现阶段条件下还不能充分实现完整的技术技能，只能以技术的形式出现，所以本书可以在一定程度上强化教学内容，将学习思路变得更清晰，使内容更扎实。为以后学习《纯电动汽车构造原理与检修》和《混合动力汽车构造原理与检修》打好基础。
本教材中的非技术性内容给学生留有很大的思考空间，让学生从新能源汽车行业发展、社会需求、新能源汽车文化等多个角度分析新能源汽车行业发展。
由于电动汽车科学技术的飞速发展导致各车厂电动汽车技术设计差异很大，技术含量不尽相同，加之作者的有限水平及本书的有限篇幅，难免会有错漏之处，希望读者不吝指正，作者也会尽量把最新最准的电动汽车技术展现在读者面前。作者在www.china auto tech.com为大家做新能源汽车技术的讲解和有关实车操作。
本教材由长春汽车工业高等专科学校教师赵振宁编写。谨将此书献给多年来帮助作者的各界朋友及广大读者。编者第一章新能源汽车基础知识第一节新能源汽车一、新能源汽车定义
我国2009年7月1日正式实施了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，明确指出：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术和新结构的汽车。
新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车等。
1．电动汽车
电动汽车包括纯电动汽车、油电混合动力汽车和燃料电池汽车。
2．气体燃料汽车
气体燃料汽车包括天然气汽车、液化石油气汽车、两用燃料汽车和双燃料汽车。
两用燃料汽车是指具有两套相对独立的供给系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给天然气或液化石油气之外的燃料，两套燃料供给系统可分别但不可同时向气缸供给燃料的汽车，如汽油/压缩天然气两用燃料汽车等。
双燃料汽车是指具有两套燃料供给系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给天然气或液化石油气之外的燃料，两套燃料供给系统按预定的配比向气缸供给燃料，在气缸混合燃烧的汽车，如柴油-液化石油气双燃料汽车等。
目前，两用燃料汽车在出租车上较多见，双燃料（混合燃料）汽车仍未批量生产。
3．生物燃料汽车
生物燃料汽车指燃用生物燃料或燃用掺有生物燃料的燃油的汽车。与传统汽车相比，结构上无重大改动，排放总体上较低，包括乙醇燃料汽车和生物柴油汽车等。
4．氢燃料汽车
氢燃料汽车是以氢气作为主要能量驱动的汽车。氢气内燃机在汽车上的应用方式又有三种：纯氢内燃机、氢/汽油双燃料内燃机、氢-汽油混合燃料内燃机。
另外，还有利用太阳能、原子能等能量形式驱动的汽车。
新能源汽车的具体化：（1）油电混合动力汽车包括汽油混合动力系统和柴油混合动力系统。（2）压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）包括点燃式和压燃式。（3）煤驱动类型包括点燃式M85甲醇汽油发动机、M15甲醇汽油机（部分新能源）、压燃式二甲醚（DME）发动机、煤制汽油和煤制柴油。（4）生物质能源驱动类型包括E10乙醇汽油车（部分新能源）、柴油（部分新能源）。（5）来自于煤、铀、水力、风力、太阳能发电充电的电动汽车系统。
上面提到的大多类型新能源汽车在国内目前仍处于研发阶段，批量生产的较少。而压缩天然气和液化天然气汽车因其技术较简单，同时主要应用于重型货车，所以专业性的介绍很少。当下批量生产的新能源汽车只有纯电动（EV）和插电式油电混合动力（PHEV）汽车，其中油电混合动力汽车包括汽油/柴油两种油电混合动力系统。二、新能源汽车发展现状
1．汽车销售和市场格局
1）汽车销售
在国家对新能源汽车政策的扶持下，我国纯电动汽车产量逐年增长，2012年产量11 241辆，2013年产量14 243辆。纯电动汽车的市场需求逐年扩大，从2011年的5 579辆，增加到2013年的14 604辆，累计增长1.62倍。
2014年新能源汽车生产78 499辆，销售74 763辆，比上年分别增长3.5倍和3.2倍。其中纯电动汽车产销分别完成48 605辆和45 048辆，比2013年分别增长2.4倍和2.1倍；插电式混合动力汽车产销分别完成29 894辆和29 715辆，比2013年分别增长8.1倍和8.8倍。纵观2014年国家推出的各项关于汽车的政策法规，唯有新能源汽车推广政策是最有利于汽车产业发展的，收效也是最显著的。而2014年陆续有城市推出汽车限购政策，这些政策对于传统汽车工业的影响可能是比较负面的，但限购政策反过来也将会带动新能源汽车的发展。预测2015年新能源汽车的销量至少再翻一番，将达到15万～20万辆。
2）市场格局
2014年销售的新能源汽车中，乘用车占比71%，客车占27%，货车和其他乘用车占2%。其中乘用车的占比相比几个月前75%的占比减少了4个百分点，说明新能源客车、货车和其他类型的新能源汽车都得到了发展。在未来的很长时间内，新能源汽车和传统汽车可能是一个互补的作用，新能源究竟在哪个领域推广更被接受还需要更多的尝试才知道。随着对排量限制得越来越严，很多卡车、货车不能在城市行驶，那么电动物流车很可能是未来一个较好的发展方向。由于近几年政府对新能源汽车大力推广和扶持，涌入新能源汽车领域的企业增多，市场上可供选择的车型也增多，但总体而言依然很少。如今，进入工信部新能源车目录的国产车约十几款，品牌涉及奇瑞、比亚迪、北汽、上汽、启辰、雪佛兰等。
2．未来5年和20年市场前景预测
1）5年前景预测
据中国市场调研网发布的《中国新能源汽车行业发展监测分析与市场前景预测报告（2015—2020年）》显示，2014年产销增长最多的新能源汽车是插电式混合动力汽车，这主要因为中国新能源汽车还处在推广初期，基础设施建设严重不足，出于对纯电动汽车里程的疑虑，插电式混合动力汽车更容易被消费者接受。在这样的情况下，单纯只发展纯电动汽车可能无法满足市场需求，也无法真正带动新能源汽车的发展。
2）20年前景预测
在未来的20年内，汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源，但汽油和柴油的质量要求越来越高，发动机技术将快速发展以提高能量利用率。代用燃料会得到迅速运用，天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用，二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。混合动力系统会得到快速发展和应用，混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和污染问题的途径。因此，应当整合资源加速混合动力汽车的开发，抢占汽车技术发展的新高地。三、什么是电动汽车
配置大容量电能储存装置，行驶的里程中全部或部分由电机驱动完成的汽车统称为电动汽车，电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三种类型。
1．纯电动汽车
纯电动汽车（Battery Electric Vehicle, BEV）是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。铅酸电池能量密度低和污染严重，用铅酸电池的低速电动汽车是不列入新能源汽车行列的，主要是因为其不能满足高速电动汽车（以后称电动汽车）的性能指标。铅酸电池做混合动力汽车的电源是可以的。
虽然纯电动汽车已有134年（1881年开始）的悠久历史，但一直仅限于在某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。
2．混合动力电动汽车
混合动力电动汽车是指使用电机和传统内燃机联合驱动的汽车，按动力耦合方式的不同可以分为串联式、并联式和混联式按驱动又分为混合动力汽车（HEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）。
混合动力电动汽车的主要特点在于：采用小排量的发动机降低了燃油消耗；将制动和下坡时的能量回收到蓄电池中再次利用，降低了燃油消耗；在繁华市区，可关停内燃机，由电机单独驱动，实现“零排放”。
3．燃料电池电动汽车
燃料电池电动车（FCEV），燃料电池电动汽车是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能驱动的汽车。其特点主要表现在：燃料电池的能量转换效率可高达60%～80%，为内燃机的2～3倍；燃料电池零排放，不会污染环境。氢燃料来源不依赖石油燃料。四、电动汽车发展的社会环境
如图1-1所示，汽车是现代社会的重要交通工具，为人们提供了便捷、舒适的出行服务，然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害气体，并加剧了对不可再生石油资源的依赖。在能源方面，目前世界汽车保有量约8亿辆，并以每年3 000万辆的速度递增，预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆，主要增幅来自发展中国家。我国汽车产销保持快速增长，2007年汽车产量接近900万辆。中国汽车工程学会2014—2015中国汽车产业发展报告中的数字显示，截至2014年年底，我国新能源汽车销售量中，电动汽车为45 048辆，位居第一位，其中以电动乘用车为主（约占80%）。作为能源消费大国，我国形势更为严峻，2007年中国原油消费总量约为3.5亿t，其中净进口原油1.6亿t，占原油消费总量的45.7%，能源大量进口危及国民经济正常运行和国家能源安全。图1-1 汽车生产和石油开采
如图1-2所示，在环境方面，交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放的主要原因之一。调查研究表明，平均而言大气污染的42%来源于交通运输。据有关部门2002年统计，在全国600多个城市中，空气质量达到国家一级标准的城市不足1%。图1-2 柴油/汽油车造成环境污染五、电动汽车的使用能达到良好的社会效益和环境效益
1．污染小
纯电动汽车和燃料电池电动汽车在本质上是一种零排放汽车，一般无直接排放污染物，间接污染物主要产生于非可再生能源的发电与氢气制取过程。其污染物可以采取集中治理的方法加以控制；混合动力电动汽车在纯电动行驶模式下同样具有零排放的效果，同时由于减少了燃油消耗，CO 排放可降低30%以上。另外，电动汽车比同类燃2油车辆噪声也低5 dB以上，大规模推广电动汽车将大幅度降低城市噪声。
2．节约能源
据测算，传统燃油从开采到汽车利用的平均能量利用率仅为14%左右，采用混合动力技术后，能量利用率可以提高30%以上。纯电动汽车可以利用电网夜间波谷充电，提高了电网的综合效率。
3．优化能源消耗结构
我国从1993年以来一直是石油进口国，已探明的石油储量仅占世界石油储量的2%～3%。目前，我国交通运输约占石油总消耗的一半。由于电动汽车具有能源来源多元化的特点，各种可再生能源可以转化为电能或氢能加以有效利用；同时，利用电网对电动汽车进行充电，增加了电力在交通能源领域中的应用，减少了对石油资源的依赖，优化了交通能源结构。六、电动汽车发展现状
1．纯电动汽车在特定区域得到应用
经历了长期发展，纯电动汽车技术逐步成熟，并得到商业化的推广应用，主要用在公共运输系统。
2．混合动力电动汽车商业化进程加速
混合动力电动汽车因兼顾了纯电动汽车和传统汽车的优越性以及可保证（以较低的代价）从传统汽车产业向新能源汽车产业的平稳过渡而受到各国、各大公司的高度重视，并随着技术的日趋成熟，已经进入商业化推广应用阶段。
3．燃料电池电动汽车研发更加深入并开始示范运行
在燃料电池电动汽车方面，国外企业界纷纷组成强大的跨国联盟，以期达到优势互补的目的，如日本丰田公司与美国通用公司、日本东芝公司与美国国际燃料电池公司、雷诺汽车公司与意大利De Nora公司分别组成联盟开发燃料电池电动汽车。目前，几乎所有的国外大型企业集团全部介入，投入的总额将近100亿美元，示范运行车辆总数已超过100辆。七、电动汽车在奥运会上的应用
电动汽车已多次在包括奥运会在内的国际大型运动会上得到应用。
自1972年慕尼黑奥运会上首次使用纯电动汽车作为运动员引导车以来，历届奥运会都不断扩大电动汽车的使用规模。
在1996年亚特兰大奥运会上，共使用各种电动车辆超过300辆。
在2000年悉尼奥运会上，除使用近400辆电动客车作为接送运动员车辆之外，还首次使用了燃料电池轿车作为开幕式开道车和男女马拉松的引导车。
在2004年雅典奥运会和2006年都灵冬奥会上也大量使用了电动汽车。
在2008年北京奥运会上，共投入包括纯电动、燃料电池、混合动力汽车超过500辆。其中，燃料电池客车和混合动力汽车首次成为奥运服务用车，批量使用锂离子电池的纯电动客车在世界上也是首次。但也是不惜成本，不能作为成功的典范。八、中国电动/混合动力系统发展趋势
美国能源部下属的阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的评估报告显示电动汽车的生产成本构成如图1-3所示。当前在能源危机和气候变化的双重压力下，大力发展电动汽车逐渐替代燃油车已成为全球汽车产业的共识。目前的技术，尤其是动力电池技术还不能低成本实现商业化、实用化。因此，首先将混合动力汽车推向市场、逐步提高电力驱动比例、发展包括燃料电池在内的多种动力电源车成为目前电动汽车行业最为可行的发展路径。图1-3 电动汽车生产成本构成
TRU Group的预测显示，包括混合动力汽车（HEV）、充电式混合动力汽车（PHEV）、燃料电池电动车（FEV）在内，2010年全球电动汽车产量约为105万辆，2015年约为200万辆，2019年约为425万辆，2010—2015年、2015—2019年的复合增长率分别大约为14%和15%。目前三款全球较为典型的电动汽车，通用Volt、大众Golf Twin Drive、比亚迪F3DM，作为价格参考，这三种车市场价格分别大约为3.5万美元、2.1万美元、15万元人民币，估计目前全球电动汽车平均生产成本为12万元人民币，并且每年以2%下降。
注意：我国在汽车电池、电动机、功率电子三方面，只在电池方面与国外相差不大，而在电动机、功率电子两方面相差很多，因此，在生产成本上还受制于人。
随着电池技术的快速发展，纯电动和插电式混合动力系统将得到重点关注和快速发展。九、正确的自我认识
经过多年讨论和探索，国内外对于汽车工业未来发展比较一致的看法是“21世纪是一个面临能源和环境巨大挑战的世纪，传统燃油汽车将向高效低排放的电动汽车方向发展”。“我国虽然在传统汽车领域落后于发达国家近二三十年，但在电动汽车领域，我国与国外的技术水平和产业化程度差距相对较小，基本处在同一起跑线上。”这句话经过多年重新理解后，现在发现是错的，日本丰田混合动力汽车批量生产是从1997年开始，到2015年，已经18年过去了，我国几大国有汽车公司至今还拿不出与他们的中外合资企业竞争的油电混合动力汽车和纯电动汽车，所以在技术上我国和美、日、欧这些汽车强国相比至少还有20年的差距。
当国外已经出现无人驾驶汽车的批量生产，同时交通法也通过无人驾驶汽车的交规时，我们是否感觉又被人家落下了一代？而且我们的国有合资汽车的现有技术是否真正完全掌握了还不可知。
在新能源汽车产业上，倒是我们的民企汽车走在前列，但也不能过于乐观，汽车民企毕竟起步时间短，起点低，技术和资金不能与国有企业相比，还要受到国有与外资合资汽车的市场挤压，导致民企全部徘徊在低档汽车的品牌和技术领域，在国外汽车向智能汽车和新能源汽车转型时，它们是否有力气和速度跟得上还有待检验。第二节我国对电动汽车的促进政策
原来（2012年年底示范运行）的新能源汽车补助包括混合动力车（含插电式混合动力车）、纯电动车、燃料电池车（乘用车和轻型商用车），按节油率和电功率比不同，补助标准也不同，对微混、中混、重混都有补助，最低0.4万元，最高5.0万元，纯电动车补助6万元，燃料电池车补助25万元。
2013年9月，国家相关部门出台了《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》，其中明确了在2013—2015年，对消费者购买新能源汽车继续给予补贴。在《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》中对2013年新能源汽车（纯电动乘用车和插电式混合动力乘用车）按纯电续驶里程（工况法）不同提供不同补助标准。
2013年对比2014年新能源补贴见表1-1。
表1-1 2013年和2014年新能源补贴对比（补助标准幅度降低5%）
2013年5月《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》（以下简称《通知》）中，对混合动力公交客车没有补助，而只对纯电动客车和插电式混合动力客车给予补助。（1）车长6～8 m的电动客车补助30万元，车长8～10 m的电动客车补贴40万元。（2）车长10 m以上的电动客车补助50万元，插电式混合动力车补助25万元。（3）对超级电容、钛酸锂快充电动客车补助15万元。（4）对燃料电池乘用车和商用车补助分别为20万元和50万元。（5）对纯电动专用车（邮政、物流、环卫等），以蓄电池能量（每kW·h补助2 000元）给予补助，每辆车不超过15万元。这是《通知》中专门列出对纯电动专用车给予补助。
这项政策对混合动力城市客车生产企业来说是沉重的打击，因为至2012年年底，25个示范运行城市示范运行车辆中50%以上为混合动力客车，各客车生产企业都在扩大推动混合动力客车，而纯电动客车的生产企业只有安凯、申沃、恒通等为数不多的几家。
2014年新能源汽车补贴标准：按四部委2013年9月13日出台的政策，纯电动乘用车等2014年和2015年的补助标准将在2013年标准基础上下降10%和20%。但新标准调整为：2014年在2013年标准基础上下降5%，2015年在2013年标准基础上下降10%，从2014年1月1日起开始执行。
哪些新能源汽车有资格获得新能源汽车补贴？
1．国家补贴
首先明确的是不是所有的新能源车都可以获得补贴，据《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》中显示，纳入中央财政补贴范围的新能源汽车应是符合要求的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。其中“符合要求”，是指新能源车辆需要进入《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》，而进入该目录的车型，是从列入国家工信部《车辆生产企业及产品公告》中挑选出来的，而只有自主、合资等国产车型才会被列入这一公告中。
国家补贴和城市有关。如果满足示范城市或区域的条件，可编制新能源汽车推广应用实施方案，提交四部委，择优确定示范城市名单。也就是说，只有进入示范名单的城市才可以。
2．地方补贴
理论上，可以获得国家补贴的新能源车，也自然会得到地方政府补贴。但经过调查后发现，这种理论未必在哪里都行得通。比如，在北京享受地方补贴的新能源车并不包括插电式混合动力车型，且只有进入北京市自己制定的《北京市示范应用新能源小客车生产企业和产品目录》的纯电动车、燃料电池汽车才能享受政府补贴。
2014年7月免征新能源汽车车辆购置税的决定在国务院常务会议上获得通过。这是继加大补贴力度、给予牌照优惠政策、加快充电桩建设后的又一政策。以目前新能源汽车发展的情况来说，需求速度低于预期，如果新能源汽车购置税大幅减免，将有效降低消费者购车成本，促进新能源汽车销量增长。因此随着电动汽车购置税的免征，未来新能源汽车的需求有望进一步提升。而纯电动汽车作为“十二五”规划的重点扶持对象，市场需求也将会有所增加。第三节国内电动轿车一、混合动力轿车
图1-4所示为奔腾混合动力轿车和技术参数，奔腾混合动力轿车是“863”计划“节能与新能源汽车”重大专项资助开发的新一代节能环保车型，集成了第一汽车集团公司在混合动力系统技术平台和整车制造方面的最新成果。该车采用双电机全混合结构，具备所有混合动力功能。除了卓越的安全性能外，奔腾混合动力轿车同时具有卓越的动力性能、经济性能和排放性能。2008年北京奥运期间有5辆奔腾混合动力轿车进行示范运行。图1-4 奔腾混合动力轿车和技术参数（a）奔腾混合动力轿车；（b）技术参数
如图1-5所示，奔腾B50 EV轿车采用一汽技术中心自主研发的纯电动乘用车动力平台，整个平台由电动机、电池、减速器、整车控制器、电动附件和专用显示仪表等组成，该动力系统具有起动电爬行、纯电动、再生制动、电子驻车制动、家用充电、快速充电等功能。图1-5 奔腾B50 EV轿车和技术参数（a）奔腾B50 EV；（b）技术参数
图1-6所示为长安“杰勋”混合动力轿车和技术参数。图1-6 长安“杰勋”混合动力轿车和技术参数（a）长安“杰勋”混合动力轿车；（b）技术参数
图1-7所示为奇瑞A5 ISG混合动力轿车和技术参数。图1-7 奇瑞A5 ISG混合动力轿车和技术参数（a）奇瑞A5 ISG混合动力轿车；（b）技术参数二、纯电动车型
如图1-8所示，比亚迪e6是全球首款纯电动出租车，百公里耗电[1]21.5度，一次充满电可续驶300 km。在动力输出方面，功率可达75 kW，10 s内可达到最高车速140 km/h。图1-8 比亚迪e6和技术参数（a）比亚迪e6；（b）技术参数
如图1-9所示，荣威350纯电动轿车是上汽集团自主开发的A级纯电动轿车，拥有自主产权。图1-9 荣威350纯电动轿车和技术参数（a）荣威350纯电动轿车；（b）技术参数
其他还有如北汽301EV电动车、奇瑞纯电动车、长安汽车纯电动车、吉利纯电动汽车。三、燃料电池轿车
上汽提供包括纯电动、超级电容、燃料电池和混合动力四大门类的近千辆新能源汽车。如图1-10所示为上海牌燃料电池轿车和技术参数。图1-10 “荣威”平台的上海牌燃料电池轿车和技术参数（a）上海牌燃料电池轿车；（b）技术参数
[1]1度=1千瓦·时。第二章储能装置第一节储能装置一、储能装置的类型
电能源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过驱动传动装置或直接驱动车轮工作。电能的储能方式有电池储能、超级电容储能、飞轮储能和超导储能。目前，汽车常用的储能方式有电池储能和超级电容储能两种，飞轮储能没有批量生产。
各种储能装置的性能比较如表2-1所示。表2-1 各种储能装置的性能比较
以前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸电池由于比能量较低，充电速度较慢（相对而言），寿命较短，已逐渐被其他蓄电池所取代。镍镉电池主要应用到电动工具或电动叉车上，没有应用到电动汽车上。
储能装置包括化学储能装置和物理储能装置两种。（1）化学储能装置：包括镍氢电池和锂离子电池两种，钠硫电池和燃料电池还未实现。（2）物理储能装置：包括超级电容和飞轮电池两种；超导储能方式主要用在供电控制部门。
一般情况下，电动汽车的电能源为动力电池，动力电池在工作中进行的是频繁、浅度的充放电循环。在充放电过程中，电压、电流可能有较大变化。针对这种使用特点，电动汽车的动力系统对电池有如下几个方面的特别要求：电动汽车要求动力电池具有更高的比功率；电动汽车中动力电池具有高充放电效率（对保证整车效率具有至关重要的作用）；电动汽车电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定。二、蓄电池的性能指标
蓄电池的作用是储蓄电能，蓄电池在充电过程中，电能通过蓄电池内活性物质的化学变化转变为化学能储存在蓄电池内。蓄电池在放电过程中，通过蓄电池内活性物质的化学变化逆转，将化学能转变为电能由蓄电池输出。各种蓄电池的基本工作原理是电能—化学能—电能—化学能的可逆变换过程，能够反复使用，一般称能够将化学能转换为电能的电池为蓄电池。
截至2010年，蓄电池在比能量和比功率方面有很大提高，使得电动汽车的动力性能不断提高，一次充电后的续驶里程也不断地在延长，而且这种提高一直在进行。蓄电池主要性能指标如下。
1．电压（V）（1）电动势：电池正极和负极之间的电位差E（见表2-2）。表2-2 不同电池的电动势（2）开路电压：电池在开路时的端电压，一般开路电压与电池的电动势近似相等。（3）额定电压：电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。（4）工作电压（负载电压、放电电压）：在电池两端接上负载R后，在放电过程中显示出的电压。（5）终止电压：电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低工作电压。
2．电池容量（A·h）
1）理论容量
根据蓄电池活性物质的特性，按法拉第定律计算出的最高理论值，一般用质量容量A·h／kg或体积容量A·h／L来表示。
2）实际容量
在一定条件下所能输出的电量，等于放电电流与放电时间的乘积。
3）标称容量（公称容量）
用来鉴别电池适当的近似安时值，由于没有指定放电条件，因此，只标明电池的容量范围而没有确切值。
4）额定容量
额定容量也称保证容量，按一定标准所规定的放电条件，电池应该放出的最低限度的容量。
5）充电状态（SOC）
充电状态（SOC）是指参加反应电池容量的变化。SOC=1即表示电池为充满状态。随着蓄电池放电，蓄电池的电荷逐渐减少，此时蓄电池的充电状态，可以用SOC的百分数的相对量来表示蓄电池中电荷的变化状态。一般蓄电池放电高效率区为50%～80%SOC。对SOC精确的实时辨识，是电池管理系统的一个关键技术。
3．能量（W·h、kW·h）
电池的能量决定电动汽车的行驶距离。
1）标称能量
按一定标准所规定的放电条件下，电池所输出的能量，电池的标称能量是电池的额定容量与额定电压的乘积。
2）实际能量
在一定条件下电池所能输出的能量，电池的实际能量是电池的实际容量与平均工作电压的乘积。电池的质量包括电池本身结构件质量和电解质质量的总和。
3）比能量（W·h／kg）
指动力电池组单位质量中所能输出的能量。
4）能量密度（W·h／L）
动力电池组的能量密度是指动力电池组单位体积中所能输出的能量。
4．功率（W、kW）
在一定的放电制度下，电池在单位时间内所输出的能量，电池的功率决定混合动力汽车的加速性能。
1）比功率（W／kg）
电池的比功率是指电池单位质量中所具有的电能的功率。
2）功率密度（W／L）
电池的功率密度是指电池单位体积中所具有的电能的功率。
5．电池的内阻
电流通过电池内部时受到的阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的内阻。由于电池的内阻作用，使得电池在放电时端电压低于电动势和开路电压，在充电时充电的端电压高于电动势和开路电压。
6．循环次数（次）
蓄电池的工作是一个不断充电→放电→充电→放电的循环过程，按一定标准的规定放电，当电池的容量降到某一个规定值以前，就要停止继续放电，然后需要充电才能继续使用。在每一个循环中，电池中的化学活性物质，要发生一次可逆性的化学反应。随着充电和放电次数的增加，电池中的化学活性物质会发生老化变质，逐渐削弱其化学功能，使得电池的充电和放电的效率逐渐降低，最后电池损失全部功能而报废。蓄电池充电和放电的循环次数与电池的充电和放电的形式、电池的温度和放电深度有关，放电深度浅时，有利于延长电池的寿命。特别是电池在电动汽车上的使用环境，包括电池组中各个电池的均衡性、安装、固定方式、所受的振动和线路的安装等，都会影响电池的工作循环次数，最后使电池完全丧失充电和放电的功能而报废。
7．使用年限（年）
电池除了以循环次数表示使用时间外，通常还要用电池的使用年限来表示电池的寿命。
8．放电速率（放电率）
一般用电池在放电时的时间或放电电流与额定电流的比例来表示。（1）时率：电池以某种电流强度放电直到电池的电压降低到终止电压时，所经过的放电时间。（2）倍率：电池以某种电流强度放电的数值为额定容量数值的倍数。
9．自放电率
自放电率指电池在存放时间内，在没有负荷的条件下自身放电，使得电池容量损失的速度，自放电率用单位时间（月／年）内电池容量下降的百分数来表示。
10．成本
电池的成本与电池的技术含量、材料、制作方法和生产规模有关，目前新开发的高比能量的电池成本较高，使得电动汽车的造价也较高，开发和研制高效、低成本的电池是电动汽车发展的关键。除上述主要性能指标外，还要求电池无毒性、对周围环境不会造成污染或腐蚀，使用安全；良好的充电性能和充电操作方便，耐振动，无记忆性；对环境温度变化不敏感，易于调整和维护等。
目前电池技术的瓶颈则在于如何造出容量大（满电可以连续行驶400 km）且体积小、质量小、价格低的电池，以及如何快速给电池充电。三、电动汽车对蓄电池的基本要求
一般混合动力汽车电池要求有较大的比能量，而混合动力汽车所采用的动力电池组，则要求有较大的比功率，两种电池在性能方面各有侧重，混合动力汽车对蓄电池的基本要求如下。
1．比能量
比能量是保证混合动力汽车能够达到基本合理的行驶里程的重要性能，连续2 h放电率的比能量至少不低于44 W·h／kg。
2．充电时间短
蓄电池对充电技术没有特殊要求，能够实现感应充电。蓄电池的正常充电时间应小于6 h，蓄电池能够适应快速充电的要求，蓄电池快速充电达到额定容量的50%时的时间为20 min左右。
3．连续放电率高，自放电率低
蓄电池能够适应快速放电的要求，连续1 h放电率可以达到额定容量的70%左右。自放电率要低，蓄电池能够长期存放。
4．不需要复杂的运行环境
蓄电池能够在常温条件下正常稳定的工作，不受环境温度的影响，不需要特殊加热。保温热管理系统，能够适应混合动力汽车行驶时振动的要求。
5．安全可靠
蓄电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱和外壳。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害。废蓄电池能够进行回收处理和再生处理，蓄电池中有害重金属能够进行集中回收处理。电池组可以采用机械装置进行整体快速更换，线路连接方便。
6．寿命长、免维修、制造成本低
蓄电池的循环寿命不低于1 000次，在使用寿命限定期间内，不需要进行维护和修理。四、电池的近期和中期目标
1．近期目标（1）阀控铅酸（VRLA）电池：技术成熟、成本低、可快速充电、比功率高、比能量低、潜力巨大；（2）镍镉（Ni-Cd）电池：技术成熟、可实现快速充电、比功率高、成本高、比能量低、潜力大；（3）镍氢（Ni-MH）电池：比能量高、比功率高、可实现快速充电、成本高、潜力巨大。
事实上，现在电池的研究几乎全部集中在中期目标上，近期目标基本已全部实现。
2．中期目标（1）镍锌（Ni-Zn）电池：比能量高、比功率高、成本低、循环寿命短、潜力大；（2）锌空气（Zn／Air）电池：机械式充电、成本低廉、比能量非常高、比功率低、不能接受再生能量、潜力巨大；（3）铝空气（Al／Air）电池：机械式充电、成本低、比能量非常高、比功率非常低、不能接受再生能量、潜力低；（4）钠硫（Na／S）电池：比能量高、比功率高、成本高、存在安全问题、需要热量管理、潜力一般；（5）钠、氯化镍（Na／NiCl ）电池：比能量高、成本高、需要2热管理、潜力大；（6）锂（Li）电池：比能量非常高、比功率高、低温性能差、潜力大；（7）锂聚合物（Li-Ion）电池：聚合物的比能量非常高、比功率非常高、成本高、潜力巨大。第二节铅酸电池
铅酸电池理论比能量175.5 W·h／kg，实际比能量35 W·h／kg，能量密度80 W·h／L。
注意：铅酸蓄电池的低速电动汽车不是新能源汽车，但做混合动力汽车的电源还是可以的。一、铅酸电池的种类
以酸性水溶液为电解质的蓄电池称为酸蓄电池。由于铅酸电池电极是以铅及其氧化物为材料，故又称为铅酸电池。铅酸电池于1859年由法国科学家G.Plante发明。1881年法国人发明的电动汽车就是以铅酸电池作为动力的，铅酸电池广泛用于燃油汽车的起动。
1．铅酸电池分类
铅酸电池按其工作环境又可分为移动式和固定式两大类，固定式铅酸电池的分类如下：
1）按电池槽结构
分为半密封式和密封式，半密封式又有防酸式和消氢式。
2）按排气方式
密封式铅酸电池可分为排气式和非排气式两种。
2．铅酸电池的特点
铅酸电池的特点是开路电压高，放电电压平稳，充电效率高，能够在常温下正常工作，生产技术成熟，价格便宜，规格齐全。近10年来，国内外的第一代电动汽车广泛使用了铅酸电池。
3．起动铅酸电池和动力铅酸电池
混合动力汽车的牵引用动力铅酸电池（简称动力铅酸电池）其性能与起动铅酸电池的要求是不同的。（1）起动铅酸电池的特点：传统汽车的起动铅酸电池最大的特点就是允许短时大电流放电。（2）动力铅酸电池的特点：要有高的比能量和比功率，高的循环次数和使用寿命，以及快速充电性能等。
目前，已经有很多专业公司研制和开发了多种新型铅酸电池，使得铅酸电池的性能有了较大提高。开口管式铅酸电池具有较高的比能量，良好的循环寿命，自动加水，少维护；阀控胶质管式铅酸电池具有较高的比能量和质量比功率，良好的循环寿命，免维护；平板阀控铅酸电池具有较高的比功率，免维护；薄平板阀控铅酸蓄电池，具有较高的峰值功率，浅循环放电，免维护。二、铅酸电池构造
图2-1所示为普通铅酸电池的构造，铅酸电池的基本单元是单体电池（Battery Cell）。每个单体电池都是由正极板、负极板和装在正极板和负极板之间的隔板组成的。然后将不同容量的单体电池按使用要求进行组合，装置在不同的塑料外壳中，来获得不同电压和不同容量的铅酸电池。铅酸电池总成经过灌装电解液和充电后，就可以从铅酸蓄电池的接线柱上引出电流。图2-1 铅酸电池的构造三、铅酸电池原理
铅酸电池的放电和充电的反应过程，是铅酸电池活性物质可逆进行的化学变化过程。它们可以用下列化学反应方程式表示：
铅酸电池在放电过程时，化学反应由左向右进行，其相反的过程为充电过程的化学反应。由于铅酸电池在放电过程中，铅酸电池中的H SO 的浓度会逐渐减小，因此，可以用密度计来测定H SO 的密2424度，再由铅酸电池电解液密度确定铅酸电池电解液放电程度。单体铅酸电池的电压为2 V，在使用或存放一段时间后，电池的电压可能降3低到1.8 V以下，或H SO 溶液的密度下降到1.29 g／cm 时。此24时，铅酸电池就必须充电，如果电压继续下降，铅酸蓄电池将会损坏。
铅酸电池通常采用密封、无锑网隔板等技术措施，并在普通铅酸电池的电解液中加入硅酸胶（Na SiO ）之类的凝聚剂。使电解质23成为胶状物，形成一种“胶体”电解质，采用“胶体”电解质的铅酸电池，使用起来更加方便。四、阀控式铅酸电池
阀控式铅酸电池（Valve Regulated Lead Acid Battery, VRLA）。安装了排气阀的铅酸电池的特点是带有催化剂，可以使充电时产生的氢气和氧气反应生成水流回电池，因而可以防止充电时产生的氢气和氧气逸散，控制水的消耗。
阀控式铅酸电池与汽车等用的普通铅酸电池相比有两个主要特点：一是密封；二是干态。密封是指基本无酸雾排出。一般情况下阀控式铅酸电池在运行（充放电）过程中是“零排放”，只有在充电后期蓄电池内的气体压力超过安全阀的开放压力时才有少量的氢和氧混合气体排放，此时用过滤材料滤去带出的少量酸雾。干态是指阀控式铅酸电池没有自由流动的电解液，可以任何方向放置，不怕颠簸、碰撞，即使外壳破裂也不会有酸漏出。图2-2所示为车用阀控式铅酸电池。图2-2 车用阀控式铅酸电池
玻璃微纤维隔板（AGM）是阀控式铅酸电池的关键材料之一。
玻璃微纤维蓄电池隔板是指用玻璃微纤维作为原料生产的蓄电池的隔板。阀控式铅酸电池的全玻璃微纤维隔板不含任何有机黏结剂，是用直径约1 μm的玻璃微纤维用湿法制成的。国外使用高碱玻璃纤维为原料，国内主要采用中碱和高碱玻璃纤维混合原料。
阀控式铅酸电池是一种免维护蓄电池，其结构特点如下：（1）免维护蓄电池的正极板栅架一般采用铅钙合金或低锑合金制作，而负极栅架均用铅钙合金制作，减小极板短路和活性物质脱落。（2）隔板大多采用超细玻璃微纤维制作，或将其正极板装在袋式隔板内。（3）极板组都采用紧装配结构。（4）各单格极板组之间采用内连式接法，露在密封式壳体外面的只有正、负极桩。（5）壳体上部设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，待其冷却后变成液体重新流回电解槽内。
由于免维护铅酸电池在使用中不会出现电极短路、活性物质脱落、水分损失等问题，从而提高了其使用寿命。
虽然阀控式铅酸电池的质量比能量、体积比能量不能和镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池等相比，但它的性价比仍有很大优势，阀控式铅酸电池容量大，无记忆效应，价格便宜，目前它的销售额仍居化学电源产品的首位。现在在世界上，阀控式铅酸电池越来越多地用作电动自行车、电动滑板车及摩托车的动力电源。具有蓄电池第三电极之称的隔板对阀控式铅酸电池尤为重要。由于玻璃微纤维隔板具有很大的表面积，电池反应所产生的氢和氧在负极板附近重新合成水，这样电池的水就可以做到基本不损失，也就不必要加水了，也就是所谓的免维护，产生少量没有重新化合成水的氧在达到一定压力时通过安全阀排除。第三节镍氢/镍镉电池一、镍氢（Ni-MH）电池
1．镍氢电池简介
镍氢电池也是一种碱性电池，单体电池的电压为1.2 V，比能量75～80 W·h／kg，能量密度达到200 W·h／L，比功率160～230 W／kg，功率密度400～600 W／kg，充电18 min可恢复40%～80%的容量，过充电和过放电性能好，应急补充充电性能好，1 h内可以完全充满，应急补充充电的时间短。在80%的放电深度下，循环寿命可达到1 000次以上，是铅酸电池的3倍。一次充电后行驶里程长，而且起动加速性能较好。可以在环境温度-28℃～80℃条件下正常工作。循环寿命可达到6 000次或7年。采用全封闭外壳，可以在真空环境中正常工作。低温性能较好，能够长时间存放。镍氢电池中没有Pb和Cd等重金属元素，不会对环境造成污染，镍氢电池可以随充随放，不会出现镍镉在没有放完电后立即充电而产生的“记忆效应”。
在高温条件下使用时电荷量急剧下降，自放电损耗较大，价格较贵。同时，镍氢电池的比功率和放电能力不及镍镉电池。镍氢电池在使用时还应充分注意各个单体电池之间的一致性（均匀性），特别是在高速率、深放电情况下，各个单体电池之间的容量和电压差较明显。注重对电池组在充、放电过程中的导热管理和电池安全装置的设计。
镍氢电池的成本很高，达600～800美元/（kW·h）。不同的储氢合金具有不同的储存氢的能力，价格也不相同。我国自行研制了稀土系的储氢合金，已达到世界水平，为我国生产镍氢电池推广提供了有利条件。目前，高档电动汽车多采用镍氢电池或锂离子电池。
2．镍氢电池的构造
镍氢电池正极是活性物质氢氧化镍Ni（OH） ，负极是储氢合2金，用氢氧化钾作为电解质，在正负极之间有隔膜，共同组成镍氢单体电池。在金属铂的催化作用下，完成充电和放电的可逆反应。镍氢电池的特性与镍镉电池基本相同，但氢气是没有毒性的物质，无污染、安全可靠、使用寿命长，而且不需要补充水分。
镍氢电池的极板有发泡体和烧结体两种，发泡体极板的镍氢电池在出厂前必须进行预充电，且放电电压不能低于0.9 V，工作电压也不太稳定，特别是在存放一段时间后，会有近20%的电荷流失，老化现象比较严重，为避免发泡镍氢电池老化所造成的内阻增高，镍氢电池在出厂前必须进行预充电。经过改进的镍氢电池的烧结体极板本身就是活性物质，不需要进行活性处理也不需要进行预充电，电压平衡、稳定，具有低温放电性能好、不易老化和寿命长的优点。
通常镍氢电池的外形有方形和圆形两种。
3．镍氢电池的工作原理
如图2-3所示，镍氢电池的正极是球状氢氧化镍粉末与添加剂等金属、塑料和黏合剂等制成的涂膏，用自动涂膏机涂在正极板上，然后经过干燥处理成发泡的氢氧化镍正极板。在正极材料Ni（OH） 中2添加Ca、Co、Zn或稀土元素，对稳定电极的性能有明显的改进。采用高分子材料作为黏合剂或用挤压和轧制成的泡沫镍电极，并采用镍粉、石墨等作为导电剂时，可以提高大电流时的放电性能。镍氢电池的化学反应方程如下：图2-3 镍氢电池在碱性电解液中进行反应的模型（a）储氢合金载体负极；（b）镍正电极〇—储氢合金载体；·—H2
镍氢电池的负极的关键技术是储氢合金，要求储氢合金能够稳定地经受反复的储气和放气的循环。储氢合金是一种允许氢原子进入或分离的多金属合金的晶格基块，用钛-钒锆-镍-铬（Ti-V-Zr-Ni-Cr）五种基本元素，并与钴、锰等金属元素烧结的合金，经过加氢、粉碎、成型和烧结成负极板。储氢合金的种类和性能，对镍氢电池的性能有直接的影响。负极在充电或放电过程中既不溶解，也不再结晶，电极不会有结构性的变化，在保持自身化学功能的同时，还保证本身的机械坚固性。储氢合金一般需要进行热处理和表面处理，以增加储氢合金的防腐性能，这有利于提高镍氢电池的比能量、比功率和使用寿命。
电解质是水溶性氢氧化钾和氢氧化锂的混合物。在电池充电过程中，水在电解质溶液中分解为氢离子和氢氧离子，氢离子被负极吸收，负极从金属转化为金属氢化物。在放电过程中，氢离子离开了负极，氢氧离子离开了正极，氢离子和氢氧离子在电解质氢氧化钾中结合成水并释放电能。
4．镍氢电池的充、放电特性
1）放电特性
D型镍氢电池（6个单体电池组件）放电时，2C的功率输出时的质量比功率可达到600 W／kg以上，3C的功率输出时的质量比功率可达到500 W／kg以上，深度范围内质量比功率的变化比较平稳，对混合动力汽车的动力性能的控制十分有利，电池的寿命可以达到100 000 km以上。
2）充电特性
D型镍氢电池的充电接受性很好，充电效率几乎达到100%，能够有效地接受混合动力汽车在制动时反馈的电能。另外，由于能量损耗较小，镍氢电池的发热量被抑制在最小的极限范围内，可以有效地控制剩余电量，并用电流来显示电池的剩余电量。
3）寿命
混合动力汽车动力电池组经常处于充电、放电状态，而且充电、放电是不规则地进行的，这给电池的寿命带来严重的影响。松下电池公司用模拟混合动力汽车行驶工况对镍氢电池进行仿真试验，证实镍氢电池的特性几乎不发生变化，镍氢电池用于混合动力汽车是比较合适的。
图2-4所示为本田Insight镍氢电池组，本田新Insight的电池系统是原电动汽车电池改良而成的，电池组置于后备厢底板，由120颗松下1.2 V镍氢电池组成，串联合计电压为144 V，支持电流输入50 A，输出100 A，系统限制可用4 A·h，以延长电池寿命。新Insight搭载1.3 L发动机，本田研发的经济油耗驾驶辅助系统能够有效提高燃油经济性，起步和加速时电动系统自动调节功率输出，从而实现混合动力模式百公里理想油耗为4.34 L，二氧化碳排放量低于100 g/km。纯电动模式下，该车车速能达到50 km/h，适合城市路况。图2-4 本田Insight镍氢电池组
图2-5所示为普锐斯汽车的镍氢电池组重53.3 kg，由28组松下棱柱镍氢电池模块构成，每个模块又分别载有6个1.2 V电池（见图2-6），总计168个电池，串联标称电压合计201.6 V，比上一代的38组228个电池有所减少。图2-5 普锐斯汽车的镍氢电池组图2-6 普锐斯6个1.2 V电池结构
镍氢电池用于电动汽车上，主要优点是：起动加速性能好，一次充电后的行驶里程较长，不会对周围环境造成污染，易维护，快速补充充电时间短。
镍氢电池在充电过程中容易发热，发热产生的高温会对镍氢电池产生负面影响。高温状态下，正极板的充电效率变差，并加速正极板的氧化，使电池的寿命缩短。镍氢电池在充电后期，会产生大量的氧气，在高温的环境条件下，将加速负极储氢合金氧化，并使储氢合金平衡压力增加，使储氢合金的储氢量减少，从而降低镍氢电池的性能。尼龙无纺布隔膜在高温的作用下，会发生降解和氧化。尼龙无纺布隔膜发生降解时，产生氨根离子和硝酸根离子，加速了镍氢电池的自放电。尼龙无纺布隔膜发生氧化时，氧化成碳酸根，使镍氢电池的内阻增加。在镍氢电池充电的过程中，电池温度迅速升高，会使充电效率降低，并产生大量氧气，如果安全阀不能及时开启，会有发生爆炸的危险。
旧款普锐斯汽车中，HV蓄电池单元间为单点连接，接点在电瓶上部，而新车型中的蓄电池电瓶间为双点连接，新增的点在电池下部，这样蓄电池的内部电阻得以降低。
在镍氢电池的制造技术上进行一些改进，例如：正极板采用多极板技术，负极板采用端面焊接技术，在电解液中适当加入LiOH和NaOH，采用抗氧化能力强的聚丙烯毡作隔膜等，可以有效地提高镍氢电池耐高温能力。在镍氢电池动力电池组之间，加大散热间隙，采取有效的散热措施和建立自动热管理系统，以保证镍氢电池正常工作并延长使用寿命。镍氢电池通过增大冷却强度可以让动力电池的放电功率有一定程度的提高，比如由25 kW提高到27 kW。二、镍镉（Ni-Cd）电池
1．镍镉电池简介
镍镉电池是一种碱性电池，是低档混合动力汽车首选电池之一。镍镉电池的比能量可达到55 W·h／kg，比功率可超过225 W／kg。极板强度高，工作电压平稳，能够带电充电，并可以快速充电。镍镉电池过充电和过放电性能好，有高倍率的放电特性，瞬时脉冲放电率很大，深度放电性能也好。循环使用寿命长，可达到2 000次或7年以上，是铅酸电池的2倍。采用全封闭外壳，可以在真空环境中正常工作。低温性能较好，能够长时间存放。
2．镍镉电池的工作原理
镍镉电池是以羟基氢氧化镍为正极，金属镉为负极，水溶性氧化钾溶液为电解质，在镍镉电池充电和放电的化学反应过程中，电解液基本上不会被消耗。为了提高寿命和改善高温性能，通常在电解液中加入氧化锂。镍镉电池的化学反应方程如下：
镍镉电池的每个单体电池都是由正极板、负极板和装在正极板和负极板之间的隔板组成（图2-7）。将单体电池按不同的组合装置在不同塑料外壳中，可得到所需要的不同电压和不同容量的镍镉电池总成，市场上有多种不同型号规格的镍镉电池总成可供选择。在灌装电解液并经过充电后，就可以从电池的接线柱上引出电流。图2-7 镍镉电池
3．记忆效应
镍镉电池有记忆效应，镍镉电池中采用的镉（Cd）是一种有害的重金属，在电池报废后必须进行有效回收，这在国外已能实现。镍镉电池的成本为铅酸电池的4～5倍，初始购置费用较高，但镍镉电池的比能量和循环使用寿命都大大地高于铅酸电池，因此，在电动汽车实际使用时，总的费用不会超过铅酸电池的费用。由于镍镉电池使用性能比铅酸电池好，在混合动力汽车得到广泛使用。克莱斯勒公司的TE面包车、标致106型混合动力汽车、雪铁龙AX-EV以及日本本田汽车公司、日产汽车公司等生产的混合动力汽车都采用了镍镉电池。第四节锂离子电池一、锂离子电池简介
锂离子电池具有极高性能优势，是未来动力蓄电池发展的必然方向。相对传统的铅酸、镍氢和镉镍电池而言，锂离子电池的历史很短。
BMW ActiveHybrid 7和MercedesBenz S400 Hybrid（见图2-8）是全世界最先采用这种高效蓄电池技术的混合动力车型。BMW ActiveHybrid 7采用轻混合动力驱动装置，应用的是新型高效锂离子电池。由于锂离子电池是所有蓄电池类型中能量密度最高的一种，因此它的大小与传统12 V蓄电池相差无几，质量为28 kg左右。这种紧凑的结构使得蓄电池可以方便地集成到车内，占用后部空调系统的安装空间即可。图2-8 MercedesBenz S400 Hybrid新型高效锂离子电池二、普通锂离子电池的特点
目前市场上的锂离子电池正极材料主要是氧化钴锂（LiCoO ），2另外还有少数采取氧化锰锂（LiMn O ）、氧化镍锂（LiNiO ）以及242三元材料［Li（NiCo）O ］作为正极材料的锂离子电池。2
普通锂离子电池单体电池工作电压高达3.7 V，电压是镍氢电池的3倍，是铅酸电池的近2倍；质量小，比能量大，高达150 W·h/kg，是镍氢电池的2倍，铅酸电池的4倍，因此，质量是相同能量的铅酸电池的1/4～1/3；体积小，能量密度高达到400 W·h/L，体积是铅酸电池的1/3～1/2。提供了更合理的结构和更美观的外形的设计条件、设计空间和可能性；循环寿命长，循环次数可达1 000次。以容量保持60%计，电池组100%充放电循环次数可以达到600次以上，使用年限可达3～5年，寿命为铅酸电池的2～3倍；自放电率低，每月不到5%；允许工作温度范围宽，低温性能好，锂离子电池可在-20℃～+55℃工
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