锂离子动力电池充放电特性的试验研究

为了解锂离子动力电池的工作特性,评价其在电动车辆上的使用性能,对锂离子动力电池进行了性能测试.基于实验结果,给出了锂离子动力电池的工作电压、工作电压下降速率和温升特性曲线.对锂离子动力电池的工作特性进行了分析;对各单体电池间的一致性对电池组性能和寿命的影响进行了分析评价;对电池的使用规范提出了建议.分析表明:锂离子动力电池适合于电动车辆使用,但电池单体间的一致性还待进一步改善和提高.     

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。     

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.     

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.     

电动汽车锂离子动力电池分选方法研究

为了改善电动汽车电池组的不一致性,提高电池组的可用功率和容量利用率,以电池的不一致性机理分析为基础,分别对电池进行了传统分选、主因子分选和总因子分选.单体试验计算结果表明,总因子分选方法是最优的.接着在总因子分选结果的基础上运用模糊C均值聚类算法对电池进行了动态特性分选,试验结果表明:此分选方法能有效地改善电池组的不一致性.     

磷酸铁锂电池组的均衡充电研究与应用分析

针对车载磷酸铁锂动力电池组串联充电的需求,搭建了磷酸铁锂动力电池组管理系统,对动力电池组进行了串联充电试验。分析了电池组串联充电过程中单节电池电压和荷电状态不一致的情况,讨论了电池组单节电池的分散性对充电性能的影响,提出了对单节电池进行小电流补充充电的均衡方法,使电池组中单节电池的荷电状态基本相等。理论分析和试验验证表明,电池组串联充电末期,单节电池之间电压相差较大,荷电状态有一定差异,对单节电池补入少量电量(小于5%)即可使得电池组荷电状态一致性得到较大的改善。提出一种阶段式动力电池组均衡充电方法,从而可以避免动力电池组个别电池过充,而其他电池充不满的问题。     

压差＋查表法的锂电池组均衡控制策略

锂电池以其非记忆性,高工作电压和能量密度,低自放电率,使用寿命长等优点成为了储能元件的首选,在电动汽车及通信系统等方面得到了广泛应用.然而在使用过程中,由于其单体电池的不一致性导致电池组可利用容量有限,甚至单体电池可能出现过充或过放,从而影响整个电池组的寿命.因此,很有必要采用适当的均衡方法来实现单体电池间的均衡.本文提出了一种基于压差＋查表法的均衡控制策略,通过查找压差——频率表来调整对应开关管的开关频率,从而调整均衡电流,确保电池组中每个单体电池能够同步、快速、高效的完成均衡.文中给出了详细的参数计算及控制框图,仿真跟实验结果表明提出的策略有效提高了锂电池组的均衡速度及效果.     

混合动力电动汽车MH/Ni电池放电性能实验分析

根据混合动力电动汽车镍氢动力电池研发需要,针对其结构特点和工作原理,设计了144 V/(6.5 A·h)镍氢电池组的实验方案,提出了放电效率、电池内阻的处理方法,并利用Matlab软件对实验数据进行处理,结合放电电流、荷电状态、电池内阻和环境温度等相关参数之间的影响,分析了电池组的端电压特性、内阻性能以及电池组在常温、高温、低温下的放电特性,结果表明,镍氢电池组在常温和高温下具有良好的放电特性,电池组不适宜在-30℃下工作.     

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。     

基于动态特性的新能源挖掘机电池组参数匹配

作为新能源动力挖掘机的动力来源,电池组的性能及合理匹配程度对动力系统及整机性能都有显著影响。基于电池动态特性对挖掘机电池组进行匹配设计,分析了动力电池的放电特性与寿命特性。通过单体电池不同倍率下的放电曲线辨识其Peukert参数,在工况已知的情况下采取工况等效电流,根据Peukert方程实现电池组的参数匹配。最后对日立ZX—70—5A挖掘机进行匹配计算,并进行实验,验证了该匹配方法的有效性和实用性。     

磷酸铁锂电池组成组过程的不一致性分析

为研究磷酸铁锂电池在成组过程中遇到的不一致性的问题,并指导电池成组方式的选择,进行了相关试验和建模。用同一种磷酸铁锂电池,经过不同的工况,然后按不同的方式成组,来模拟实际电池组的不一致性。对Rint模型进行改进,在单体模型的基础上,构建了电池组串联、并联和混联模型。使用热模型验证并联模型下的电流分布。研究发现:由于单体间内阻不一致,并联单体之间,工作电流分布并不均匀,甚至可能造成安全问题。由此提出了"不一致性系数"的概念。通过计算各种混联方式的不一致性系数,建议采用能保证并联在一起的单体或模块内阻尽可能相似的连接方式。     

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.     

微热管阵列应用于锂电池模块的散热实验

锂离子电池在大功率应用下的热控制和热管理已成为制约电动汽车商业化的瓶颈,为解决此问题,运用微热管阵列设计锂电池模块散热系统,在开放条件下对电池模块进行恒流18 A(1 C)和36 A(2 C)充放电测试,通过测量布置微热管阵列前后电池表面温度可知:在1C和2C充放电倍率下,散热系统能够有效的降低电池模块的温度及电池间温度差异,将温度和温度差值分别控制在40℃与5℃之内,可以解决温度对电池寿命和容量的影响问题.基于实验数据,对其中一2 C工况热量进行了计算,得到通过微热管阵列的对流散热量达到模块生热量的40％.     

Progress in research on the performance and service life of batteries membrane of new energy automotive

Batteries membrane materials are widely used in new energy automotives such as hybrid vehicles,fuel cell vehicles,and pure electric vehicles.Membrane consists of two categories:fuel cell membrane(power unit) and power battery membrane(charge and discharge device).With rapid development of the processes and technology of cell membrane materials,there is urgent need to study their properties and service life.The article summarizes the recent research progress in proton exchange membrane materials,lithium battery separator materials,and nickel-hydrogen battery separator materials.Based on our laboratory research,the paper features the affecting factors and mitigation strategy of performance and service life for automotive battery membrane materials.Future direction for the batteries membrane material of new energy automotive is discussed.     

动力锂电池变电阻均衡充电方法研究

针对动力锂电池组中单体电池之间电压不一致性,提出一种变电阻均衡充电方法。在分析了单体电池间电压不一致性的原因、设计数字可变电阻器和可变电阻仿真模型的基础上,采用Matlab/Simulink软件对可变电阻均衡充电进行仿真,根据电池端电压大小调节均衡电阻值。结果表明变电阻均衡控制可使电压误差控制在0.3 mV以内,有效的减小单体电池之间的不一致性、延长电池的使用寿命。     

考虑温度的电池荷电状态估算和主被动均衡

电池的荷电状态(SOC)估算和电池均衡作为电池管理系统BMS的核心功能,对电池的一致性和使用寿命、安全等至关重要。在电池的工作期间,温度直接影响了电池的可用容量和放电特性,从而加剧了SOC的估算误差。因此,本文考虑了温度对电池的影响,对SOC估算方法进行了改进,并利用主被动均衡改善了单体一致性问题。首先,通过建立电池的热特性模型对电池的内部温度进行估计,将温度估计结果对扩展卡尔曼滤波(EKF)算法进行了改进,再使用该算法进行SOC估算。并分别在UDDS、DST、HPPC工况下验证了本文改进的算法对提高SOC估算精度的有效性。其次,以更高精度的SOC估算结果作为变量,本文提出了一种主被动均衡电路并合理设计了均衡策略。最后,在仿真验证下,本文改进的EKF算法显著提高了SOC的估算精度,并通过主被动均衡实现了DST工况下一组SOC极差为13%的六节单体电池之间的快速均衡。研究结果表明,本文改进的方法能有效降低温度带来的SOC估算误差,改善了电池单体间的不一致性问题。     

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。     

基于半导体制冷的动力锂电池包散热优化

为提升动力锂电池包的散热性能和能量密度,基于半导体制冷方案,提出一种多目标优化设计方法,对动力锂电池包的排布间距和半导体制冷量进行优化设计。基于建立的半导体制冷方案的热分析模型,采用拉丁超立方试验及径向基函数(radial basis function, RBF)、响应面法(response surface methodology, RSM)、Kriging代理模型方法建立最高温度、最大温差及间距体积的近似模型。以最大温差和间距体积为目标,最高温度为约束建立电池包散热优化模型,运用多目标遗传算法(multi-objective genetic algorithm, MOGA)进行寻优求解,并通过实验验证优化方案仿真结果的可靠性。优化后仿真结果表明：电池模组间距体积减小了32.42%,最大温差降低了13.64%,最高温度降低了0.53%,该方法显著地提升了电池包的散热性能和能量密度。     

电驱动车辆发电机-电池组动态建模和仿真

为分析电驱动车辆发动机和动力电池组混合驱动的动态特性,采用等效阻抗法建立永磁同步发电机、整流桥和动力电池组在发电机转子d-q坐标系中的统一动态电路模型,并运用状态方程和直流水阻负载对模型进行了仿真和实验验证.模拟车辆转向工况,仿真得出电池组对减小发动机转速和转矩超调量,平滑直流母线电压剧烈变化效果显著,并能发挥助力和吸收再生制动能量的能力.