图8.14电机的机械特性曲线在电动机达到额定转速前的范围，电动机可以输出恒定的转矩值，满足转子发动机启动过程的需要。表8.3电动机参数根据以上参数的要求，结合市场上现有的电动机，经过调研，最终确定电动机型号为唯川电机EC2453，具体参数如表8.3所示。表8.3电动机参数......
2023-06-23
电池选型与参数匹配技巧
【摘要】：电池的选型主要考虑所选电动机及转子发动机的相关参数。表8.4电池性能比较图8.15各种电池寿命曲线在高功率电池中，锂离子电池也是考虑的应用对象。表8.4电池性能比较2.参数计算在启动系中，启动发电一体化电动机功率相对较小，因此对应的镍氢电池容量应小一些。镍氢电池单体的放电内阻值约为0.002 4Ω，由上式可以计算出电池组额定电压为32V，电池个数为28个。
电池的选型主要考虑所选电动机及转子发动机的相关参数。常见的能量存储装置包括电化学电池、燃料电池和超级电容等。以混动汽车所用的电池为例，大体分为蓄电池、锂离子电池、镍氢电池等，这给启动系统的电池选型提供了参考。
1.电池选型
微小型转子发动机动力系统对动力电池的寿命和功率密度提出较高的要求。电池充放电一次为一个循环，一般电池的寿命即为固定的循环数。系统在工作时经常处于充放电状态，而非完全充放电会损伤电池寿命。
图8.15所示为不同电池的荷电状态与循环次数的关系走势[1]，包括铅酸电池、锂离子电池和镍氢电池。由图8.15可知，几种电池对比，镍氢电池的工作循环数明显高于其他电池，满足系统对电池寿命的要求。另外，对比锂离子电池，镍氢电池在过充电时不会引发爆炸等危险事故，可靠性更高。
图8.15 各种电池寿命曲线
在高功率电池中，锂离子电池也是考虑的应用对象。结合系统的要求，将锂离子电池与镍氢电池进行对比，其各项指标如表8.4所示。相比较而言，镍氢电池在能量密度较高的同时，还具有寿命长、能量成本低等优点。因此，基于镍氢电池的诸多优点，最终选用镍氢电池作为动力电池，能够满足系统能量回收、改善输出特性的要求。
表8.4 电池性能比较
2.参数计算
在启动系中，启动发电一体化电动机功率相对较小，因此对应的镍氢电池容量应小一些。电池参数的计算，应考虑电压和容量两个方面。
在实际的电动机工作过程中，功率变换器决定着电动机的换相、整流，因此电池电压应该匹配功率变换器。
式中，Umax_I为功率变换器允许的最大电压；ηt为功率变换器允许的极值电压与电池的电压之比，根据经验，其大小在1.5～2。而电池的输出电压也存在一个范围，其充电上限电压与额定电压的比值定义为ηA，因而可得电池额定电压为
当电池电压水平过高时，系统的可靠性和安全性则会下降。过高的电压需要串联更多的电池单体来保证安全性，因此电池的非一致性问题也会凸显。合适的电池容量可以保证电池处于恰当的荷电状态，此时电压相对稳定。实际工作中，电池容量还应该满足启动发电一体机的最大功率需求。根据电池特点，输出功率在峰值附近时的效率很低，所以计算电池功率时应该考虑这一因素，其功率大小除以相应的系数，即Pmax/ηd。
在启动状态时，电动机消耗动力电池的能量带动发动机转动。此时，结合前面分析的诸多因素，电池组设计的最大功率为
式中，ηm-a为电动机和功率变换器的平均工作效率，初选为0.95；ηb-a为动力电池的平均工作效率，初选为0.9。
微型动力系统处于发电状态时，电动机输出电能到动力电池。结合前面分析的电动机、功率变换器等诸多因素，将电池组设计的最大功率由下式计算得到：
式中，IB-c为动力电池的充电电流；IB-max为动力电池允许的最大充电电流；（PB-max）0为动力电池允许的最大充电功率。
由上式可以计算出，动力电池的设计功率分别为53W和48W，初选最大功率为53W。
当电池荷电状态SOC在0.2～0.8范围内时，镍氢电池单体端电压变换比较平缓，约为1.4V，即单体电池的额定电压为1.4V。
于是，确定镍氢电池组电压，进而可以确定电池单体的个数。电池个数依据功率进行计算，如式（8.30）和式（8.31）所示。
式中，Pb-max为单体电池的最大功率；Ub为单体电池的额定电压；Rb为电池单体的内阻；nb为电池单体的总个数。
镍氢电池单体的放电内阻值约为0.002 4Ω，由上式可以计算出电池组额定电压为32V，电池个数为28个。
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