锂离子动力电池特性研究

为深入了解锂离子动力电池的充放电特性,评价其在电动汽车上的使用性能,通过不同条件下的试验对两种锂离子动力电池进行了全面性能测试.介绍了动力电池性能试验方法,基于试验数据绘制了锂离子动力电池不同使用工况下的充放电特性曲线,得到了电池的各项性能参数.分析了锂离子动力电池的工作特性以及充放电率、环境温度等因素对电池性能的影响,提出了锂离子动力电池的合理使用建议和在低温情况下的合理应用方案.     

复合金属氧化物正极材料Li(Co_xNi_yMn_(1-x-y))O_2高功率锂离子动力电池的试制及电化学性能的研究

用化学方法合成用于锂离子动力电池正极的新型高电压高容量复合金属氧化物材料Li(CoxNiyMn1-x-y)O2,试制了具有良好热稳定性的高功率8Ah锂离子动力电池。在研究了该电池的电化学性能后,研制了用于混合动力电动车辆的电池系统并进行了车载实验。结果表明该电池系统在深度放电条件下不仅显现出十分优越的循环性能和一致性,经过模拟工况测试后的数据还表明单体电池升温最高仅为5℃,即电池系统还具有良好的热稳定性,因此该电池系统是适合用于混合动力电动汽车的。     

基于AFFDRLS-AHIF对动力锂离子电池单体SOC估计

针对动力锂离子电池的SOC估计,提出一种带自适应遗忘因子的阻尼递推最小二乘法(AFFDRLS)联合改进的自适应H∞滤波(AHIF)的方法对动力锂离子电池的荷电状态(SOC)估计.建立了磷酸铁锂动力电池单体的戴维南(Thevenin)等效电路模型,以AFFDRLS在线辨识模型参数,以AHIF实时在线估计电池单体的SOC,实现了电池单体的模型参数和SOC的实时联合估计.在Matlab/Simulink中建立了AFFDRLS-AHIF的仿真模型,以估计磷酸铁锂动力电池单体的SOC.根据某电动乘用车分别在NEDC和UDDS工况下的功率需求进行单体实验,测得动力电池单体的电流、电压,并以此作为输入,采用所建立的仿真模型进行动力电池单体的SOC估计;并且与传统扩展卡尔曼滤波法(EKF)和HIF的SOC估计结果比较,结果表明:AFFDRLS-AHIF的估计精度高且鲁棒性好,可以为车辆使用的动力电池SOC估计提供参考.     

复合金属氧化物正极材料 Li(CoxNiyMn1-x-y)O2高功率锂离子动力电池的试制及电化学性能的研究

用化学方法合成用于锂离子动力电池正极的新型高电压高容量复合金属氧化物材料Li(Co_xNi_yMn_1-x-y)O₂试制了具有良好热稳定性的高功率 8 Ah 锂离子动力 电池。在研究了该电池的电化学性能后, 研制了用于混合动力电动车辆的电池系统并进行了车载实验。结果表明该 电池系统在深度放电条件下不仅显现出十分优越的循环性能和一致性, 经过模拟工况测试后的数据还表明单体电池升温最高仅为 5℃, 即电池系统还具有良好的热稳定性, 因此该电池系统是适合用于混合动力电动汽车的。     

电动汽车动力电池技术研究进展

 从锂离子电池材料技术、单体电池、电池系统等几个方面对锂离子动力电池的发展进行了评述。锰酸锂一般应用于轻型电动车辆,也可与三元材料混合提升新能源车辆用电池的安全性和倍率性能;磷酸铁锂适用于中等比能量要求的动力电池;三元材料通过材料、隔膜涂层和电池技术的改进提升安全性后适用于高比能量型电池;石墨负极目前仍然是广泛应用的负极材料,在碳负极材料中添加硅等高容量材料的努力仍在进行中,液体电解液在向高电压和宽工作温区方向发展;小圆柱电池、方形金属壳电池和软包电池各有特点,适应了多元化的电动汽车应用需求,国产制造设备技术水平持续提升,电池系统技术方面需要整车和电池方面合作努力以提升安全性和可靠性。锂离子动力电池是目前最具实用价值的动力电池,预期其比能量在不久的将来可提升至300 (W·h)/kg,满足新能源汽车产业未来10年的发展需求。     

锂离子动力电池组结构分析

锂离子动力电池在性能上的优势突出,在纯电动汽车及混合动力汽车上得到了重视,已广泛应用。锂离子动力电池各方面的性能需要满足电动汽车的使用要求,在低温充电的性能上锂离子电池还有待提升。该文通过进行国内外现状的对比,对锂离子动力电池的结构中这一部分性能进行了分析,从结构和材料的选用上提升电池对使用需求的适应性。     

基于阻抗特性的动力电池系统电磁干扰仿真与测试

以锂离子动力电池单体为研究对象,测量不同频段下电池单体的阻抗特性以表征电池特性,并采用电气模型进行全频段阻抗特性拟合,结合电池单体及BUSBAR阻抗特性,建立整个动力电池包的电气特性模型。电驱系统是汽车上主要的电磁干扰源,在研究分析电机特性及控制策略的基础上,建立包括电驱系统在内的动力电池系统电磁干扰模型。通过仿真获取动力电池系统直流母线上的总电流变化,并与实车测试结果进行对比验证。对研究动力电池系统自身的电磁干扰及其影响机理,正确及时地发现潜在电磁干扰问题并加以解决,提高电池包系统、整车性能及增强系统运行可靠性有着重要意义。     

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。     

电动汽车锂离子电池低温加热方法研究

为提高锂离子动力电池的低温充放电性能,以锰酸锂80A.h电池单体为研究对象,提出了宽线金属膜的加热方法,并对电池单体进行低温充放电实验,建立电池加热模型,采用等效电池加热实验验证模型的正确性,对233K低温环境下的电池单体进行加热和放电实验.实验结果表明,采用宽线金属膜加热法可显著提高电池的低温性能.     

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。     

动力锂离子电池管理系统的研究

研究了如何保证锂离子二次电池组能在工作条件下安全地进行充电、放电,设计硬件系统,可精确检测每一只电池的端电压、电池的温度及电池组的工作电流。根据这些参数计算电池的剩余电量,以及对电动车实际测试数据,进行分析。以上实验已经通过5000km路程的实际考验。     

动力锂离子电池管理系统的研究

研究了如何保证锂离子二次电池组能在工作条件下安全地进行充电、放电,设计硬件系统,可精确检测每一只电池的端电压、电池的温度及电池组的工作电流。根据这些参数计算电池的剩余电量,以及对电动车实际测试数据,进行分析。以上实验已经通过5000km路程的实际考验。     

基于动态分时电价的电动汽车有序充放电调度策略

针对电动汽车无序充放电行为对电网的影响,以及传统的峰谷分时电价容易造成新的负荷高峰、无法考虑电动汽车的动态特性等问题,建立了动态分时电价的有序充放电调度策略。以电动汽车充放电电价、电动汽车充放电状态和充放电功率为决策变量,构建了以电动汽车充放电成本最小、电动汽车接入造成的网络损耗最小和节点电压偏差最小为优化目标的电动汽车充放电调度数学模型,并通过凸优化算法解决了多变量、多目标和高维优化问题;综合考虑电动汽车充电需求和配电网运行约束,在改进的IEEE33节点系统中进行算例验证。结果表明,动态分时电价克服了传统峰谷分时电价下的弊端,能够根据电动汽车的动态特性来调整电价。所提调度策略融合了灵敏度分析方法,可大幅缩短调度过程中潮流计算的时间,并能有效降低电动汽车的充放电成本以及电动汽车接入对网络损耗和节点电压的影响,对于含电动汽车的电网实际调度具有一定的参考意义。     

电动汽车电池组快速充电研究

为应对气候变化,许多企业在研究电动汽车,电池组的快速充电是重点研究的技术.针对锂离子电池的特性,提出了限压变流脉冲的充电方法,缩短了充电时间,并针对电池组存在状态不平衡的问题,设计了充电均衡控制电路.     

电动汽车锂电池组的新型双向均衡法

由于电池制造工艺的制约导致生产出的电池间存在一定的离散性,多次充放电后不一致性更加严重,因此有必要对电动汽车电池组进行均衡.在分析了锂电池间不一致性的基础上建立了双向均衡结构,采用粒子滤波PF(Particle Filter)法估算电池初始剩余电量SOC(State Of Charge),提出了先让高SOC电池放电和先给低SOC电池充电的均衡法.该方法相比传统基于充电电压的均衡法能更精确的反映电池能量状态.实验结果表明,对于要求低能耗的系统采用先让高SOC电池放电均衡至±2%平均SOC界限范围;对于要求均衡结果一致性较高的系统采用先给低SOC电池充电均衡至±1%平均SOC界限范围.该均衡方法有效改善了电池组间的不一致性,对于提高电动汽车锂离子电池的使用寿命和续航里程具有实际意义.     

光伏充电控制器的研究

对锂离子电池及其充电方法进行了概述,并对小型光伏充电控制器进行了研究,当光伏电池输出电压在0.8~35 V时,均可对锂离子电池进行充电。控制器用单片机来监测锂电池电压和充电电流,以保证锂电池的安全充电,采用间歇式充电方式对3.6 V锂电池进行充电,间歇时间可进行人工设置,采用定时和最小充电电流双重控制来终止充电过程。试验表明:该系统可满足锂电池充电要求,具有友好的人机界面,当光伏电池板输出电压低至0.8 V时仍然可以满足3.6 V锂电池的充电要求。     

电动汽车锂离子电池组内散热特性数值模拟研究

锂离子电池组涉及数据规模庞大,传统方法无法有效实现对其散热特性的研究,为此,提出一种新的通过数值模拟方式研究电动汽车锂离子电池组内散热特性的方法。介绍了锂离子电池组工作原理,分析了锂离子电池的充放电过程。通过雷诺平均法进行雷诺时均处理,获取电动汽车锂离子电池组内散热控制方程和湍流方程。介绍了初始和边界条件,通过CFD实现控制方程的求解。依次进行了锂离子电池表面散热特性数值模拟、不同风孔大小下电池组散热特性数值模拟、不同倍率充放电后电池组散热特性数值模拟以及不同环境温度下电池散热特性数值模拟。实验结果表明,锂离子电池中心垂直截面和上下壁面的温度分布均为中心最高,壁面较低,壁面温度梯度大,热量散失速度快;在风孔大小和出口大小相近,充放电倍率为1C时,电动汽车锂离子电池组内散热性最佳;环境温度越低,电池温度升高幅度越大,散热性能越好。     

纯电动车用18650电池的一致性研究

通过对国内外五款纯电动车用18650电池进行电化学性能测试、变异系数分析和相关性分析,评估电池在初始阶段和老化过程中的一致性,并系统分析电流、温度及电压范围对电池一致性的影响.结果表明:为了提高纯电动车用18650电池全寿命周期内的一致性,必须控制充电倍率小于0.3C,放电倍率小于0.5C,使用温度高于0℃.此外,优化电池筛选工艺也是改善电池一致性的一个重要方法.初始筛选时加入能够表征寿命因素的特征参数k值,即静置时开路电压的下降速率,是非常有效的.     

锂离子电池组均衡充电和保护系统研究

为了提高串联电池组充电过程中的一致性,设计了电池组均衡充电保护系统并介绍了其具体实现方法.分析了锂离子电池组均衡充电保护系统在电池组充电过程中的均衡充电和保护功能,建立了电池组均衡充电的控制模型.在锂离子电池组的均衡充电试验过程中,测量了模块的分离电流和反馈总线电压.豪华电动大客车BFC6100EV运行试验表明,均衡充电保护系统改善了电池组充电过程中的一致性以及保护作用,改善了电池的性能,延长了电池组的使用寿命.