电动汽车锂离子电池荷电状态估算方法综述

电动汽车动力锂电池内部荷电状态估计是电池管理系统状态估计模块的核心,其无法通过仪器直接测量,仅能通过对电池外部电流、电压等参数进行测量并由此估计。准确的荷电状态估计对电池的寿命、容量和安全性管理至关重要。本文综述了用于电动汽车动力锂电池荷电状态估算的主要方法,根据算法差异将其分为传统的基于传感器测量的开路电压法、电流积分法和阻抗法,基于数据驱动的机器学习类算法以及基于模型的卡尔曼滤波器及粒子滤波器算法与融合类算法。深入介绍了不同估计算法的计算原理并由此分析比较了不同估计算法的计算复杂度、计算精度等特点。总结了现阶段锂离子电池荷电状态估算研究存在的问题,指出其研究趋势和未来发展方向将是更具泛化性和更高精度以及更佳实时性的多融合类估算方法。     

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。     

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。     

一种矿用动力电池电压高精度监测的方法

随着锂离子动力电池应用技术的快速发展,其逐渐在煤矿井下得到应用。针对煤矿井下锂离子动力电池组各单体工作特性不一致,导致的电池组效率低、寿命短、安全性差等问题进行了研究。实践表明,应用LTC6804对动力电池的电压进行高精度监测,使得电池管理系统管理更加安全、节能和环保,SOC估值更加准确,并且可以提高电池组的使用效率和延长其寿命。     

动力电池组信息采集及上位机管理软件设计

针对电动汽车的动力电池组单体电池个数较多、排布位置分散等特点,采用英飞凌XC2785单片机作为主控芯片设计了双CAN总线的电池信息采集系统.利用USB-CAN转换模块将PC机作为电池管理系统内部CAN的一个节点,借助上位机软件可以对电池组状态信息进行实时监控及不一致性分析.实验证明,该系统能够长时间高效稳定运行,适合应用于动力电池组的电池管理.     

探讨纯电动汽车锂离子动力电池热原理及温度控制方式

新能源汽车成为当前关注焦点,随着新能源汽车技术瓶颈不断突破,新能源汽车行业获得了突飞猛进的发展,尤其是纯电动汽车获得了资金和政策的强力支持。本文重点探讨纯电动汽车锂离子动力电池热原理及管理系统的研发,实现对纯电动汽车锂离子动力电池组的温度控制,使之在合理的温度区间之内,较好地提升电池的使用寿命。     

锂离子电池组聚类筛选低温混合预热系统建模与热分析

低温导致锂离子动力电池性能衰减加速、寿命缩减、形成锂枝晶，甚至造成内短路等严重问题，因此预热已经成为电动汽车在低温地区应用的关键问题。此外，电池单体间一致性对电池组整体性能及老化有重大影响。采用聚类分析对锂离子电池单体进行筛选成组，并提出一种附有PTC加热膜和液冷板的混合电池热管理系统，通过计算流体力学建模和数值计算对此系统在-40 ℃环境下的预热效率进行分析。结果表明：对初始方案进行优化后，经过695 s预热电池组最低温度可加热至0℃以上；此外，与纯PTC加热方法相比，电池组温度标准差可降低5.9℃。因此，此系统可在无过多功耗增长的前提下，短时间内高效地将电池组加热至工作状态，预热速度为3.56 ℃/min，且能提升温度均匀性。     

电动车辆锂离子电池传感器故障诊断方法

为降低锂离子电池传感器故障对电动车辆安全与性能的影响,提出了一种基于观测器的电池传感器故障诊断方法。结合锂离子电池电热耦合动态模型,构建2个扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)观测器,估计电池单体的状态量,对比状态量估计值与传感器测量值以生成残差,并使用累计和(cumulative sum, CUSUM)测试方法进行残差评价,根据残差组合的不同响应情况实现锂离子电池电流传感器、电压传感器以及表面温度传感器故障的诊断与分离(fault diagnosis and isolation, FDI)。在不同的传感器故障情况下对诊断方法进行测试,结果表明,该方法能够及时准确地对锂离子电池单体3种传感器故障进行诊断与定位,性能表现优异且易于实施。     

动力锂离子电池健康状态和剩余使用寿命研究综述

随着电动汽车的不断发展,动力锂离子电池市场得到不断地壮大.因此,动力锂离子电池的安全性也成为了一个越来越重要的课题.针对动力锂离子电池的健康状态和剩余使用寿命的研究进行了综述,列举了主要的电池荷电状态、健康状态和剩余使用寿命的定义方式,总结了锂离子电池的衰减机理以及引起衰减的外部因素,并介绍了基于模型、基于数据、基于模型和数据融合的三种SOH和RUL预测方法,并结合不同的学者研究成果进行了对比,为后续的研究提供了帮助.     

一种基于IMM-ABSE算法的锂离子电池组SOC估算

信号噪声干扰、电池模型对温度与老化的适应性及单体不一致性等因素直接影响电池组电荷状态(State of Charge,SOC)估算精度.为实现锂离子电池组SOC的准确估计,提出了一种使用交互多模型(Interacting Multiple Model,IMM)和自适应电池状态估计器(Adaptive Battery State Estimator,ABSE)相结合的估算方法.首先,基于电池组综合特性建立电池交互模型,通过ABSE对单体SOC进行估算并嵌入IMM模型中.然后,计算各模型的信息分配因子,并根据信息分配因子对各模型的SOC进行概率融合,得到精度较高的电池组SOC.最后,在不同温度的组合工况下,评估该算法的鲁棒性和普适性.实验结果表明,该方法适用于系统输入信号存在噪声、全气候工况和单体间存在不一致性的环境,在有效充放电期间平均误差小于2%.     

车用锂离子动力电池系统的安全性

 动力电池安全性是新能源汽车大规模推广应用过程中,各方最关注的焦点问题之一。本文阐述锂离子动力电池作为车用电源系统的安全性问题及其有效的解决方案。动力电池系统安全性问题主要分为3个层次,即"演变"、"触发"和"扩展"。"演变"是指动力电池安全性事故发生之前,故障可能经历了长期的演化过程;"触发"是"演变"过程的转折点,也可以是突发情况破坏了动力电池系统,并导致安全性事故。阐述了锂离子动力电池热失控"触发"的机理,对于不同种类的热失控触发形式进行了分析。在动力电池安全性事故"触发"问题上,最为核心的问题是锂离子动力电池的热失控。热失控"触发"发生后,应防止热失控"扩展"的发生。论述了热失控"扩展"过程的机理,以便于提出更加合理的安全性设计方案,防范热失控"扩展"的发生,降低安全性事故造成的损害程度。基于热失控"演变"、"触发"与"扩展"的机理,提出了事故防范和安全性监控的多项措施。     

压电发电充电器的设计

为了收集环境振动机械能,设计一种是压电发电充电器,该系统主要由压电陶瓷发电设备、电能采集电路、升压电路、电池充电电路和电池电量测试部分等构成,实现了对微弱电量的收集、锂电池和镉镍电池的充电和电池电量多通道的检测,具有很好的应用前景。     

基于BCRLS-AEKF的锂离子电池荷电状态估计及硬件在环验证

研究有色噪声下的锂离子电池参数辨识与荷电状态（SOC）估计,并进行硬件在环实验验证.在动力电池模型的参数辨识过程中,利用带遗忘因子的偏差补偿递推最小二乘法进行偏差补偿,提高了有色噪声数据的参数辨识精度.在此基础上,利用自适应扩展卡尔曼算法进行SOC估计,使得滤波算法中的估计结果可以随着噪声统计特性的变化而自适应更新,实现了模型参数和电池状态的联合估计.最后,借助BMS测试系统模拟电池电压电流信息输出,完成了硬件在环实验以验证所提出的方法.实验结果表明,利用所提出算法估计得到的电池端电压和SOC误差分别小于10 mV和0.5%.      

基于奇异值分解无迹卡尔曼滤波的锂电池荷电状态估计

锂电池的荷电状态(state of charge, SOC)是电池管理系统(battery management system, BMS)对锂电池进行管理的重要指标。针对传统SOC估计方法存在的精度低、计算复杂和鲁棒性差等问题,本文提出了一种基于奇异值分解无迹卡尔曼滤波(singular value decomposition unscented Kalman filter, SVD-UKF)的SOC估计方法。该方法利用无迹变换(unscented transformation,UT)提高了计算精度的同时降低了计算量,并且克服了UKF在状态协方差矩阵P非半正定时会出现滤波发散的缺点,提高了算法的鲁棒性。实验结果表明,该算法能够快速收敛于真值,并且将估算误差降低至1%。     

改进Elman网络在锂离子电池容量预测中的应用

为了准确估算锂离子电池的荷电状态(SOC),在分析影响锂离子电池剩余容量时变特性的基础上,综合国内外几种常用的预测锂离子电池方法,将改进Elman网络应用到锂离子电池的容量预测和模型建立中。实验结果表明:该网络不仅局部泛化能力好,而且有较好的动态性能和逼近能力,能够满足电池容量预测的误差要求。     

水系锌-石墨电池的研究新进展

水系锌-石墨电池是一种新型的二次电池,基于水系电解液中的阴、阳离子同时参与电化学反应实现储能,因其具有高能量密度、高功率密度和安全廉价等诸多优势,有望成为替代锂离子电池的下一代储能产品。本文综述了近年来水系锌-石墨电池的发展现状,总结了锌负极、石墨正极存在的问题及现有的解决方案,对水系锌-石墨电池的下一步发展进行了预测。     

飞机飞行参数测量系统的自主供电系统研究

为完成飞机飞行参数实时测量系统供电,研究了一种由柔性太阳能薄膜、超薄锂电池和电压变化及充放电管理电路组成的自主供电系统,完成了系统性能测试。测试结果表明,光照充足时,自主供电系统可在296 min内将1 800 mAh无电状态超薄锂电池充电至满电,光照稍弱时则需要386 min;超薄锂电池单独给柔性复合传感测量模块供电时,可使模块满负载工作约625 min;太阳能薄膜+超薄锂电池组合式供电经两个晴天两个阴天测试后锂电池电压由4.15 V降至3.51 V,柔性复合传感测量模块满负载工作1 678 min,可见研究的自主供电系统满足飞行参数测量系统长时间稳定供电的需求。     

钠离子电池电解质的研究进展

相比锂离子电池来说,钠离子电池因高能量密度和低成本引起广泛关注。作为电池重要组成部分的电解质,对电池性能的发挥至关重要。简要介绍了液、固态电解质体系在钠离子电池中的研究进展,讨论这些电解质体系的电导率、电性能、电化学性能、热稳定性等特点。现今钠离子电池大多使用的是液体电解液,而液体电解液在具有高离子电导率的同时,安全性仍有待改善。而固态电解质还有许多基础科学需要探索,并且需要考虑电导率、成本等因素。基于以上评述,希望对钠离子电池电解质的研究发展提供帮助。     

车用锂离子电池荷电状态参数辨识的建模仿真

为得到较为准确的电池荷电状态（SOC）参数,以厦门理工学院纯电动赛车用锂离子电池作为研究案例,采用二阶RC等效电路模型对锂离子电池进行HPPC充放电试验;然后,将实验数据导入Matlab的参数估计模块后,对电池荷电状态性能参数进行辨识。在Matlab的Simscape模块中建立锂离子电池的仿真模型,将仿真结果与实验结果进行比较,利用拟合工具箱对比不同阶次下RC等效电路模型的拟合精度。结果表明,锂离子电池的电压在放电脉冲开始及结束阶段时偏差较大,静置阶段则趋于平稳,二阶RC等效电路模型能够较为简便地反应锂离子电池的工作特性,且具有较好的拟合精度。锂离子电池仿真模型与实验测试的误差在2%以内,验证了所建立的仿真模型的可行性。