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计算电池组的能量和容量

来源:蓝泰阳作者:admin浏览次数:1012发布时间:2023-02-08 11:40:32

计算电池组的能量和容量

如何计算电池组的能量(E)。假设我们需要一个25kW的电池组,电池组能量与电池组的电压(Vp)和容量(Ip)存在如下关系:

Ep=Vp × Ip

假设使用的3.7V的NMC电芯,共计96个,串联后的电池组电压为355V。为了满足所需能量,电芯的容量应为 70Ah,这样可以通过两个35Ah的电芯并联,或者一个 70Ah 的电芯,或者其他并联的结合方式,达到电芯的容量为 70Ah。因此我们可以得到:

355.2V × 70Ah=24.864kWh

值得注意的是,一般来说我们所需的容量是由电动车辆的电流需求所决定的,而能量是由产品的应用类型所决定的。比如,对于行驶里程为75mile的纯电动汽车,电池系统需要提供3kWh/mile 的能力,则电池需要的总能量为:

75÷3=25kWh

也请注意在这些计算中使用的单位,已经在计算中自由地使用25kWh,而不是25,000Wh。但是如果你把计算器上的这些数字和这本书一起运行,你会发现结果不匹配,小数点关闭了!在计算中要完全准确,你会发现你需要使用25,000Wh/350V 来获得71AH的目标。为了简洁起见,在这里为你自动计算。

接下来,我们计算电流。从定义上看,一个71Ah的电芯可以在71A的电流条件下持续供能一个小时,也可以在更高的倍率条件下提供更高的功率输出,但是这样也许仍然不能满足整个系统的电流需求。比如,很多插电式混合电动车和纯电动车系统,根据具体应用以及系统的设计,或许需要 30A、40A 甚至 400A的电流输出来实现驱动。比如在90A(大概可以提供89A电流)的电流下持续工作,为了达到这个目标需要使用90Ah的电芯,或者使用两个45Ah的电芯并联,或者使用其他更低容量的电芯进行并联以达到我们所要求的电流。

这样我们就有必要了解一下倍率(C-rates)这个概念。倍率由电池制造商提出并用来描述电池以一定电流充电或放电能持续多长时间。例如对于70Ah的电池,1倍率(1C)的使用条件下,电池在1h内可以持续提供70A的电流。但是,如果电芯倍率提高到5C,那么这个电池就可以在1/5h的时间内持续提供电流350A(70A×5)。在充电和再生制动中,也会涉及倍率,与该计算方法相同。电池充电必须考虑倍率,在再生制动过程中产生的能量对电池进行充电时,需要能够适应电池的倍率性能,否则能量就不会被储存到电池中去,而是直接转变成热量。

如果已经知道电芯的额定数量,将其乘以每个电芯所携带的能量,便可估算出整个电池组的能量。根据电芯的数量,也可以估算出电池系统的体积。反之亦然,如果知道电池组的体积,也可以根据电芯的尺寸很快估算出电芯的数量。

比如,如果在一个电池组中使用的是96个电芯,每个电芯的能量是3.7V×70Ah=259Wh,相当于电池组具有24864Wh或者24.9kWh的能量。当然,这里假设的都是熟悉的电芯。如果不需要选择特定的哪个电芯是最好的,那么用这个方法计算电池的能量是最直接的。对于计算需要多大的电池,上述提到的方法也是比较合适的。

欧姆定律可进行一系列的变换,可以任由其中的两个物理量推测第三个物理量。同样的,我们对于容量、能量和电压三者的关系也可以进行类似的变换,由已知的两个物理量计算第三个物理量,如:

24.864 kWh=355.2V=70Ah

355.2VX70Ah=24.864 kWh

24.864kWh:70Ah=355.2V

对上述例子进行总结,即为:

● 依据电池组电压 355 V,可知需要 96 个电芯并且电芯电压要高于 3.7V;

● 依据电池组输出电流70A,可知需要70Ah的电芯;

● 总计电压3.7V、容量70Ah 的电芯一共 96 个:或者采用96个35Ah的电芯串联起来,然后再将两组这样的串联模组并联起来,即共计需要192个电压为3.7 V、容量为35Ah 的电芯。常规单个聚合物电池容量计算公式

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