电动汽车动力电池组热管理系统研究

相比较传统燃油汽车,电动汽车具有更加高效、更加清洁的优点。电动汽车工作性能的好坏很大程度上取决于电池的工作性能。温度作为影响电池工作性能的重要因素,对电动汽车的使用性和安全性有着非常大的影响。在简要归纳动力电池组热管理必要性和系统功能的前提下,从电池最优工作温度范围、热场计算、温度传感器布置、风机功率选择和电池包设计等几个方面介绍了动力电池组热管理系统的设计要点,并对不同冷却方式进行对比分析,为后续研究提供参考。     

复合电源系统电动汽车性能敏感度研究

为研究锂电池与超级电容复合电源系统配置和电动汽车性能的关系,提出了单因素变化敏感度分析方法.建立了基于功率跟随式能量控制策略的锂电池与超级电容复合电源系统仿真模型,研究复合电源系统配置变化对电动汽车性能的影响.仿真结果表明:锂电池串联数量对电动汽车性能影响很小,敏感度在-0.041~0.099之间;超级电容串、并联数量对电动汽车最高车速影响较大,敏感度在0.180~0.277之间;超级电容串联数量对电动汽车加速性能影响最大,敏感度在-0.862~-0.650之间;超级电容并联数量对加速性能影响较大,敏感度在-0.289~-0.154之间;复合电源系统配置对能耗影响很小,敏感度在-0.041~0.057之间.实验测试结果验证了结论的有效性,可为改善电动汽车性能提供设计依据.     

动力锂电池组充电管理电路设计

为了解决动力锂电池组使用中的一致性问题,本文提出了一种均衡充电管理电路的实现方案.首先分析了单体锂电池的特性;然后在比较各种均衡充电理论的基础上,选择部分分流法作为设计思路,进行具体电路设计.多次锂电池组充放电实验表明,该均衡充电管理电路能有效改善电池组充电的一致性,提高电池组工作性能,延长使用寿命.     

锂电池组智能保护、监控系统开发

锂电池具有非常优良的电性能,其体积/容量比和重量/容量比,是常规二次电池的3-4倍,非常合适做动力电池。基于目前的动力锂电池设计与制造技术水平,单体之间的性能差异在使用过程中客观存在,要想避免单体电池由于过充、过放导致提前失效,使电池组的功能和性能指标达到或接近单体电池的平均水平,对电池组进行过充、过放、过流保护,信息显示等管理是必由之路。针对传统动力锂电池组存在的技术问题,本项目采用单片机进行数据监控、报警,独特的5.7″320＊240点阵液晶显示屏进行动态全面显示,使锂电池组的功能更完善。     

电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术

 锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、寿命长、环保等特点,已经在电动汽车中获得应用。但电动汽车锂离子电池组的容量大、串并联节数多、安全工作区域有限,需要电池管理系统对其进行有效控制与管理,以充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。电池管理系统由各种传感器、执行器、控制器等构成,其关键技术包括:传感器的精度及传感器之间的同步技术、电池单体及电池组的状态(荷电状态、健康状态、功能状态、能量状态、安全状态等)估计技术、电池组一致性辨识与均衡技术、安全充电和故障诊断技术。为了研发先进的电池管理系统,首先要对锂离子电池性能进行测试研究,确定影响其性能的主要因素及变化规律;然后采用基于机理、半经验或经验的建模方法建立电池系统模型,设计基于模型的电池系统状态估计及性能优化管理算法,并进行系统集成和应用开发,以保证在电池安全可靠运行的前提下发挥出最佳的动力性能。     

特斯拉电源管理系统和快速充电技术的研究综述

特斯拉电动车的核心是其先进的锂电池成组技术及其电池管理系统,由此实现了续航里程和安全性的飞跃。特斯拉采用工业化程度高、相对成熟的电池组单元。其技术优势在于:稳定可靠、动力性能卓越,续航里程最高可达480 km。这有助于解决续航焦虑问题,也对快速充电技术提出了更高的要求。而特斯拉Model S电动汽车最大的电池容量为85 k Wh,由7 000多颗18 650电池提供电量支持。如此大的电池容量,必须有更快的充电速度与之相匹配。对特斯拉的电池管理系统和快速充电技术进行简要的分析,并展望未来电动汽车技术的前景。     

基于单片机控制的锂电池组电路的设计

提出一种基于单片机控制的锂电池组电路设计方案.采用8位CMOS闪存单片机PIC16F886作为主控芯片,电路设计中含有S-8254芯片的一次保护电路、S-8244芯片的二次保护电路和MCU的辅助保护功能电路,辅以电池均衡控制电路,实现对整个电池组电路的状态监控和保护功能.对所设计的锂电池组电路进行测试实验,结果表明该设计不仅能精确测量电池组电量,有效保护其电路,而且可使电池进行均衡充电,使各个电池都发挥出最优的性能,从而满足笔记本电脑电源的要求.     

笔记本电脑后备移动电源电池包监控电路的设计

提出一种基于单片机控制的锂电池组笔记本电脑后备移动电源监控电路的设计方案.该方案采用单片机PIC16F886做为主控芯片,通过硬件和软件设计实现对整个电池组电路的状态监控.监控电路完成电量的计算和显示、各节电池电压的监控、充放电电流采集、温度监控、各节电池平衡和与主机通讯的功能.对所设计的锂电池组电路进行电量的验证,实验结果表明,设计的电量计算准确,能更加充分地利用锂电池组,提供高性能、高精度的要求,满足笔记本电脑后备移动电源的要求.     

电动汽车动力系统设计与性能仿真

动力系统决定着电动汽车的加速性能,爬坡性能和续航里程.结合电动汽车的工作原理介绍了电动汽车动力系统参数设计方法,具体包括电机设计、传动系统设计和电池组设计.以某电动汽车为例开展了动力系统参数设计.建立了基于ADVISOR的电动汽车性能仿真模型.对电动汽车的加速性能、爬坡性能和续航里程进行了仿真.仿真结果表明:该电动汽车0~96.6km/h的加速时间为7.1s,最大爬坡度为28.4%,续航里程为142km,动力性能指标满足设计要求.     

基于液冷的锂离子电池组热均衡性研究

为了改善车用锂电池模组在高温高倍率工况下的热均衡性,根据圆柱形锂电池的传热特性,建立了18650锂电池单体的三维热模型,并完成40 °C环境自然对流下的热特性仿真,并通过温升试验验证了生热模型的可靠性. 在此基础之上,针对某型纯电动汽车的动力电池组,提出了一种夹套式电池模组冷却系统,利用Fluent研究了40 °C环境下冷却液流量、冷却液温度和放电倍率对电池组散热均衡性的影响. 结果表明:增加冷却液流量可以有效降低电池组最高温度、最大温差及电池自身温差,改善电池间的温度均匀性;但当入口流量增至0.03 kg/s后,对电池组散热性能的改善效果十分有限;降低冷却液温度后,电池组最高温度下降,但电池组最大温差与单体电池间温差不断上升,单体电池自身最大温差略有降低;当放电倍率增大时,电池组最高温度与最大温差均不断上升,单体电池间温差以及电池自身温差显著增大,电池组热均衡性变差.      

锂电池组均衡充电电源设计与实现

我国的科学技术不断发展,已经有越来越多的新型材料被研发出来,让锂电池的性能得到了极大的提升,在更多的领域中得到了应用。但是,在使用单节锂电池时,其电压容量的限制较大,所以,在大功率场景中会使用锂电池组,而长时间的使用中,锂电池组将会出现充电电压不一致的情况,因此,该文主要探究在锂电池组中均衡充电电源的设计方案。     

复合电源纯电动汽车能量管理研究

以动力电池—超级电容复合电源结构的纯电动汽车为研究对象,基于模糊控制理论设计能量管理策略进行功率分配.以某电动汽车为原型,应用Cruise软件搭建复合电源电动汽车整车模型,在Simulink中开发能量管理系统,基于NEDC循环工况进行联合仿真.仿真结果表明,模糊控制分配策略能够很好发挥超级电容"削峰填谷"的作用,优化了双能量源电源系统的工作效率,满足车辆动力性能的同时,明显提升动力电池的荷电状态.基于模糊控制的能量管理策略,对电池寿命提高和车辆行驶里程提升均取得良好控制效果.     

基于CAN总线的电动车锂电池管理系统

从低成本、环保角度出发,设计了一款基于STC89C52和CAN总线功能完善的电动汽车锂电池管理系统.电动汽车锂电池由多个单体锂电池串联而成.该系统通过DS2438对单体锂电池参数采样送到STC89C52处理,采用开关电容均衡,避免单体电池充电过量或不足,用算法实现SOC(剩余电池容量)估算,通过CAN总线实现模块间以及汽车主控制器的通信.实现对锂电池实时监测、管理,提高电池的使用寿命、安全性能.     

锂电池组高温节点空气冷却方案的数值模拟

为确保电动汽车动力锂离子电池组的安全、高效运行,建立了动力电池组三维数学模型,分别研究了送风速度、固定件热导率、导热翅片数量及热导率对动力电池组温度特性和流动特性的影响规律。研究结果表明:相比未考虑电池正负极固定件而言,传统环氧树脂(热导率为0.2 W·m-1·K-1)作为电池正负极固定件显著提高了动力电池组内部的最高温度(约提高12K),且随着雷诺数增大,2种情况的压降差异逐渐变大,说明未考虑电池正负极固定件的数学模型明显低估了动力电池组内部的最高温度和流动压降;当冷却空气在错列布置的动力电池组内部处于层流流动时,动力电池组整体散热性能达到最优的电池正负极固定件热导率为2 W·m-1·K-1,这一最优热导率值具有实际工程意义;导热翅片能有效改善动力电池组内部的温度分布,且可使电池组内部的空气流动压降增幅小于10%。     

一种电动汽车锂离子动力电池组一致性评估及维护方法

锂离子动力电池组一致性好坏直接影响着电动汽车使用效率。为了方便动力电池组的使用及维护,需采取一定的方法对电池组一致性进行监控。该文提出一种基于单体电池电压值标准偏差的锂离子动力电池组一致性评估方法,并将电池组一致性分为四个阶段,根据不同阶段采用不同的维护策略。实验通过对电动汽车锂离子动力电池组进行充放电测试,采用文中提出的方法获得了四个阶段的电池组一致性评估曲线,为电动汽车电池使用及维护提供指导。     

新能源汽车锂电池热管理系统热性能分析与优化控制研究

为了提高新能源汽车锂电池的使用寿命和性能,本研究通过仿真、试验对新能源汽车锂电池的热管理系统进行了分析。首先建立了锂电池组和冷却结构的计算模型,然后设计了锂电池热管理系统,在此基础上,对锂电池热管理系统冷却结构进行了优化,最后,分析了计算模型的仿真结果和热管理系统冷却结构散热性能仿真结果。影响锂电池热管理系统散热的因素包括冷却液流量、冷却液入口温度和放电倍率。结果表明,本研究所建立的计算模型是可行的,当确定了最优结构、冷却液流量值、冷却液入口温度和放电倍率时,在最优参数下,锂电池热管理系统具有良好的冷却效果,研究结果可为新能源汽车的热管理和散热技术提供坚实的理论基础。     

基于有限元分析的动力锂离子电池生热特性研究

针对电动汽车用动力锂离子电池的热安全性问题,以某11 Ah动力锂离子电池为例,进行有限元建模分析,分别对锂离子电池单体在不同充放电倍率、不同环境温度以及不同散热条件下的发热情况进行了分析.结果表明,锂电池放电倍率越高温升越高且温度分布越不均匀,良好的散热模式有助于电池温升的抑制和提高电池的热稳定性.定量化的计算仿真结果符合实际,研究结果为该类电池的建模与仿真提供了借鉴和参考,对锂电池单体的设计优化及锂电池热管理系统的研发具有指导意义.     

巡检无人机应急充电电源管理系统设计

自然灾害后的电力线路巡检中需要无人机高强度、高频次启动巡检,但无人机电池日常不能满电保存,续航能力只有15～30 min,现有的无人机充电装置充满电池需要3～5 h,且无法进行外出巡检应急充电.为此,提出巡检无人机组应急充电装置及其电源管理技术,设计开发满足前述需求的整流、逆变技术,研制无人机电池应急充电装置.利用TCP/IP协议远程传输电池电压电流信息,并建立巡检无人机车载应急充电电源管理系统,实现对电池组应急充电管理及其电源远程监控.实验测试结果表明,应急充电电源管理系统可兼容不同厂家、不同型号无人机电池的应急充电与远程管理,实现一套无人机应急充电装置满足5架无人机高频次巡检的锂电池组应急充电需求.     

基于STM32的电池管理系统的研究与设计

为加强电池组的管理与保护以及减少电池组各单体参数之间的差异,设计了一套基于STM32F103VET6的电池管理系统;并提出在电阻耗能法的基础上结合能量转移思想对电池组进行均衡管理。运用MATLAB/Simulink工具建立了锂电池模型,并对电池所采用的均衡方案进行了仿真分析。仿真结果表明:采用改进的均衡方案电压偏差明显减小,单体之间的电压逐渐趋近到一个固定的值。此外通过18650型锂电池对电池管理系统进行了均衡实验测试,求出了均衡前后电压的期望值和方差值。经过对比分析,进一步验证了电池管理系统电压均衡的有效性。     

锂电池风冷电池组模块化结构设计

本文介绍一种风冷锂电池组模块化设计方法,通过结构设计及相关电路接线组合20Ah,1.5V方形锂电池实现电池组80Ah,48V功率输出,通过结构设计改善了电池组高速充放电散热问题及实现装配模块化。