下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
动力蓄电池是混合动力汽车发展的关键技术，也是提高整车性能和降低成本的重要发展方向。自20世纪90年代以来，蓄电池的比能量、比功率、循环寿命等方面的问题就一直是电动汽车发展的主要障碍。对于混合动力汽车来说，由于电动比例较高，同样面临着蓄电池技术改进的问题：第一，比能量相对不足，因而成本较高，比能量值越高，汽车经济性越好；第二，蓄电池的寿命相对较短，蓄电池寿命一般为充放电1000次左右，比整车寿命低得多，若在汽车十几年的生命周期里频繁更换蓄电池，则混合动力汽车的运营成本将大大提高。另外，蓄电池的应用还涉及充电时间较长、电池荷电状态（SOC）判别等问题，这些都不同程度影响整车性能。目前，在混合动力汽车上使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池、镍氢蓄电池（MH-Ni）和锂离子蓄电池，如图2-44所示。
图2-44 混合动力汽车的动力蓄电池
镍氢蓄电池是20世纪90年代发展起来的一种绿色汽车动力蓄电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点，因而成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。
镍氢蓄电池主要应用于混合动力汽车。镍氢蓄电池可快速充放电，当汽车高速行驶时，发电机所发的电可储存在车载镍氢蓄电池中。当汽车低速行驶时，通常会比高速行驶状态消耗更多的燃油，为了节省燃油，此时可以利用车载的镍氢蓄电池驱动电机来代替内燃机工作，这样既保证了汽车正常行驶，又节省了大量燃油。因此，混合动力汽车相对传统意义上的汽车具有更大的市场潜力，世界各国都在加快这方面的研究，如图2-45所示。
图2-45 镍氢蓄电池的应用
安装在油电混合动力系统中的镍氢蓄电池具有高输入、输出密度（每重量的输出），以及重量轻、寿命长等特点，无需利用外界电源进行充电，也无需定期交换。
丰田普锐斯的镍氢蓄电池如图2-46所示，采用了全新的电极材料及单体蓄电池之间的连接结构，减小了动力蓄电池的内部电阻，实现了约540W/kg的输入输出密度。该车使用了特别的充放电程序，使电池充放电寿命可满足车辆使用10年的需求。其镍氢蓄电池由168个单体电池（6个单体电池×28个电池模块）组成，额定电压DC201.6V，安装在车辆行李舱内。在车辆起步、加速和上坡时，镍氢蓄电池将电能提供给驱动电机。
图2-46 丰田普锐斯的镍氢电池
另外，还通过使用再生制动器，以及用发动机工作时产生的剩余能量来充电，从而累积充电和放电电能，使充电状态保持稳定，不会出现过放电或过充电等现象，使用寿命非常长。
2015款普锐斯搭载了锂离子蓄电池，如图2-47所示。
插电版普锐斯与普通版普锐斯是基本一样的，发动机与电机的功率没有变化，主要区别在于插电版普锐斯的蓄电池由镍氢蓄电池变成了锂离子蓄电池，蓄电池容量也达到了最高5.2kW·h/常规3.7kW·h，相当于普通版普锐斯的四倍。另外，更显著的区别是增加了外接充电插座，可以通过外接电源来充电。插电版普锐斯在纯电动的模式下，理论续驶里程为20km（工况与理论油耗测试的工况类似，实际使用时应该达不到），以220V的市电进行充电的话，1h有余即可充满，如图2-48所示。
图2-47 普锐斯搭载的锂离子蓄电池
图2-48 插电版普锐斯
插电版普锐斯并没有纯电动模式的切换按钮，所有的工作状态都是由系统自动完成的。而工作时发动机是否起动并接入，判断条件除了电池电量的变化外，还取决于驾驶人踩下加速踏板的程度，也正是基于这样的智能控制，插电版普锐斯的综合油耗才能达到惊人的2.7L/100km。另外，这样设计可以更好地保护蓄电池，提升蓄电池的使用寿命。
动力蓄电池（镍氢蓄电池）总成由6个单体（每个电压为1.2V）彼此串联的28个独立蓄电池模块（额定电压为201.6V）组成，如图2-49所示。
图2-49 动力蓄电池（镍氢蓄电池）模块组成
备注： 连接各单体的正负极可减小内部电阻，并提高动力蓄电池输出功率。
动力蓄电池（锂离子蓄电池）总成由56个单体（28个单体×2模块）组成，电压为201.6V（3.6V×56个单体），通过4个母线模块彼此串联，如图2-50所示。
图2-50 动力蓄电池（锂离子蓄电池）模块组成
SOC为动力蓄电池的充电量与额定容量之比，以百分数形式表示。动力蓄电池完全充电至额定容量时SOC为100%，电量完全耗尽时SOC为0，如图2-51所示。
图2-51 SOC（充电状态）
SOC持续处于指示充满电状态的水平时，车辆沿长坡等向下行驶时能量无法回收，会导致能量浪费。动力蓄电池需要进行一定量的放电以回收能量。此外，SOC过度下降时，可能会导致加速性能不足和动力蓄电池退化。因此，SOC需要保持在一定的水平（60%左右）。
与常规车辆相同，前照灯和音响系统等电气部件使用12V电源。辅助蓄电池向这些设备供电，位于行李舱右下方，如图2-52所示。
图2-52 辅助蓄电池