磷酸铁锂电池的改进建模及SOC估计

由于磷酸铁锂电池在多方面的优越性能,它在电动汽车领域的应用已经越来越广泛。文章针对磷酸铁锂电池,给出了其改进的PNGV模型,并通过电池恒流充放电特性和脉冲充放电特性实验,利用插值和最小二乘拟合方法进行电池模型参数辨识,实现了磷酸铁锂电池的较准确建模,并采用扩展卡尔曼滤波算法(EKF)完成了电池荷电状态(SOC)的准确估计。     

一种改进的锂电池PNGV模型研究

针对锂电池PNGV常规模型精确度不高的问题,研究了一个改进的PNGV电池模型。原有模型中固定的极化电阻与极化电容实际上是受锂电池荷电状态(SOC)的变化而改变的量。本文采用HPPC测试来辨识改进后模型极化电阻与极化电容等参数。通过在MATLAB/Simulink中建立PNGV仿真模型,分别在HPPC放电工况与变电流放电工况下对改进前后的模型进行仿真实验并做了比较分析。结果表明,改进后的PNGV模型精度有了明显提高,能够较准确的描述锂电池的充放电特性。     

形貌对磷酸铁锂电池内阻特性影响

采用XRD、SEM等测试手段对不同形貌磷酸铁锂物理性能进行表征.对球形与非球形形貌磷酸铁锂电池的内阻和交流阻抗谱进行测试,研究了形貌对磷酸铁锂电池内阻特性影响,分析了内阻特性对电池倍率性能影响.结果表明:相比非球形磷酸铁锂,球形形貌磷酸铁锂电池内阻降低了17.4 mΩ,电荷转移阻抗降低了将近35 mΩ,Warburg阻抗系数σ降低了4.58 mΩ·s~(-1/2),10 C下容量保持率(相对0.5 C)仍能达到66%.     

锂电池PNGV模型与二阶RC模型分析与比较

归纳总结了现有的锂电池模型,提出了二阶RC模型,并与传统的PNGV模型做了对比,分别搭建了PNGV和二阶RC的等效电路模型,并进行了各自的参数辨识,以及MATLAB仿真验证。通过比较得出锂电池二阶RC模型具有更好的动态特性,为锂电池组的成组技术和SOC估计等的研究提供了理论基础。     

基于Arrhenius方程下EV用磷酸铁锂电池寿命预测

磷酸铁锂电池寿命作为一项评价电池性能的重要指标,逐渐成为提高电动汽车性能的关键技术.为了研究日历老化和循环老化对电池容量衰减的影响,提高纯电动汽车动力电池性能.以某电动汽车的磷酸铁锂电池作为研究对象,对其施加不同的加速应力、不同温度条件和变充放电倍率等参数,计算锂电池容量的衰减结果.以Arrhenius方程求解为基本手段,建立电动汽车循环工况下充放电模型,对磷酸铁锂电池寿命进行预测.计算与实验结果表明:在相同条件下,循环老化速率约是日历老化速率两倍;在日历老化和循环老化交替条件下,温度从25℃上升到35℃后,磷酸铁锂电池寿命降幅达66.66％;建议在磷酸铁锂电池使用中尽量减小充放电倍率,配备动力电池冷却系统.     

车用动力电池的挤压载荷变形响应及内部短路失效分析

机械载荷作用对车用动力电池的安全性具有重要影响,其中挤压变形是导致车用动力电池发生短路失效的重要因素之一.从方形磷酸铁锂电池的详细结构和内部短路失效机理出发,分别对电池整体和局部受压两种典型的挤压载荷进行试验,并结合其力-变形响应、电压和温度的变化关系分析电池的失效特征.建立方形磷酸铁锂电池内芯的新型本构方程和电池的有限元模型,对平面挤压和局部压痕载荷下电池的变形响应进行数值分析.结果表明,所建立的模型合理地表征了磷酸铁锂电池在挤压条件下的基本力学特性,并且能够预测局部受压形式下电池内部短路的发生时刻和失效位置.研究为方形磷酸铁锂电池在机械载荷条件下的变形响应特性和电池内部短路失效分析提供了参考,对提高电动汽车动力电池的机械安全性具有实际的工程意义.     

基于二阶Thevenin模型的锂电池建模仿真

介绍了几种典型的电池模型,选取二阶Thevenin模型作为研究对象.对锂电池进行了性能试验,通过HPPC试验对电池模型参数进行辨识.借助Matlab中cftool工具箱对试验数据进行多项式拟合.在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并进行仿真试验,通过对仿真和试验结果的对比分析,验证了锂电池模型参数辨识的有效性.分析了仿真误差增大的原因,提出了进一步提高电池模型参数精确度的方法.结果表明:该模型可以准确地描述不同工况下的锂电池外特性,随着电池SOC的降低,仿真误差有所增大,当SOC0.2时,仿真误差增大较明显.     

基于电化学阻抗谱的电池荷电状态估计

提出一种基于电化学阻抗谱(EIS)的电池荷电状态(SOC)估计方法。通过对磷酸铁锂电池在不同SOC以及不同温度下的EIS进行测量,利用高、中、低频全频带信息,从幅值和相位两个角度归纳总结了电池EIS的变化特性。结果表明,特定频率下的电池阻抗相位在温度一定时与电池SOC有较强的线性关系,可作为SOC估计的参数。建立了基于EIS的电池SOC估计算法,初步验证了利用EIS估算电池SOC的可行性。     

不同温度下磷酸铁锂电池的模型参数敏感性分析

为实现电池的高精度状态估计,对磷酸铁锂电池进行了4个不同温度下的基础性能实验,同时设计了一种变温工况下获得全荷电状态（SOC）范围的开路电压实验方法,为建立考虑温度因素的二阶RC电池模型以及参数敏感性分析提供数据支持。此外,利用不同温度下的混合功率脉冲测试数据,基于粒子群优化算法辨识得到了不同温度下准确的模型参数。最后,基于单次单因子法对已建立的电池模型中各个参数进行敏感性分析,分析结果对考虑温度的参数辨识和状态估计工作具有借鉴意义。     

锂电池用磷酸铁锂棒状纳米材料制备及其电化学特性研究

磷酸铁锂因为其稳定、安全、环保以及高性能,被认为是一种很有希望的锂电池电极材料。本文中,报道了一种制备磷酸铁锂纳米棒状材料的方法。经分析表明,得到的材料纯度较高,形貌生长较好。在电化学性能测试中表现出了较好的比容量和循环特性,具备一定应用潜力。     

基于EXCEL的车用动力电池模型参数辨识研究

高效的车用动力电池作为汽车的新型能源而言十分重要.建立合理的电池模型对于研究车用动力电池性能而言非常有意义.选取PNGV电池模型运用等效电路的思想来模拟电池的动态特性,并对电池模型参数的获取,介绍了Excel线性回归分析原理,在此基础上提出了基于最小二乘法,运用Excel电子表格中的相关统计函数来实现多元线性回归的方法来辨识电池模型参数,并说明了其方法的合理性.     

Experimental study on thermal characteristics of LiFePO4 power Batteries

<正> As an important high-energy chemical power source,lithium-ion power batteries come up to applicationproblems of thermal performance,such as extended temperature range and high power charge discharge.LiFePO_4 battery is applied and developed well recently,its charge and discharge experiment atdifferent temperatures and hybrid pulse power characterization (HPPC) test are analyzed,and the optimaltemperature range of LiFePO_4 battery is put forward.In order to provide experimental suggestion of powerbattery application and its thermal management,internal resistance,influencing factor of electromotiveforce and entropy change state of charge (SOC),battery thermal characteristic of different charge dischargerates are summarized.     

A study on equivalent circuit model of lead-acid battery for electric vehicles

A 100Ah@42V lead-acid battery package for electric vehicles are used for study. The hybrid pulse test is applied to the battery package to acquire enough data, by which the partnership for a new generation of vehicles (PNGV) equivalent circuit model parameters are identified by the least square method. Then, the PNGV model is verified under two conditions, i.e., the composite pulse excitation and the constant-current respectively. The corresponding maximum relative errors of output voltage are less than 3% and 3.5%. Results show that the present PNGV equivalent circuit model and verification method is effective, which can satisfy requirement of simulation of power system of electric vehicles.     

橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO4的研究

LiFePO4是最近几年被广泛报道的一种新型锂离子电池正极材料．它具有较高的能量密度、优良的循环性能，资源丰富，安全性能好、对环境友好等许多优点，而且理论容量高达170mAh／g．但也存在电子导电率和锂离子扩散速度低等缺点，需要进一步的改进．本文概述了LiFePO4的结构、充放电机理、合成方法、以及其优缺点、如何改性等方面，介绍了这种新型的锂离子电池正极材料的目前研究概况．     

纯电动汽车磷酸铁锂电池组放电效率模型

以320V/100A·h磷酸铁锂动力电池组为研究对象,在电动汽车动力电池性能测试试验台上对电池组容量效率、开路电压及电压性效率等特性参数进行了测试.采用二次多项式构建了电池组放电效率模型,描述放电效率与电流及电池荷电状态之间的关系.利用实车测试的电池组放电电流对建立的模型进行了验证,模型的放电效率计算值与实测值的最大相对误差为0.8%,建立的模型是有效的.     

插电式燃料电池车锂电池热管理系统设计

采用强制风冷的方案,对世博燃料电池插电式混合动力微型车40A.h磷酸铁锂动力电池系统进行了热管理的结构设计和性能研究.详细分析了动力蓄电池的散热需求,在此基础上,结合整车布置,完成了热管理系统的结构设计,并对设计结果进行了数值模拟.将设计方案制作成实体样品,分别在不同的环境温度下,以一定的电流工况对电池加载,测试电池系统的温升情况.最后,对世博运营过程中具有代表性的两日测试数据进行了分析.仿真计算结果、测试试验结果以及实车数据分析结果均表明,设计方案在电池系统温升控制和电池单体温度一致性控制方面都达到了预期的需求.     

混合动力镍氢动力电池参数辨识

为实现电池SOC(State of Charge)的精确估计与提高电池模型的精确性,采用等效电路模型PNGV电池试验手册中的标准电池模型,基于辅助变量法和最小二乘法相融合的方法提出了混合动力镍氢动力电池在线参数辨识方法,并利用MATLB/SIMULINK建立电池模型.仿真分析结果显示,所建立的电池模型电压最大误差为4....     

不同成膜添加剂对LiFePO4锂离子电池性能的影响

以方型铝壳13Ah LiFePO_4锂离子电池作为研究对象,对比考察两类不同的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)和亚硫酸丙烯酯(PS)对电池性能的影响.通过对分容后电池的内阻和容量、倍率性能、脉冲性能(HPPC)、常温循环性能和高温循环性能的数据分析,得出了在电解液中添加3%VC时,电池具有较低内阻,较高容量,较好的倍率、HPPC性能、常温循环和高温循环性能.     

串联磷酸铁锂电池组保护电路设计

设计出了一种新型的串联锂离子电池组保护电路.该保护电路采用MOSFET开关,根据过流时电池组MOSFET电压的变化来设计过流保护电路,并通过实物验证了该保护电路能够在20ms动作,从而保护了电池组和改善了电池的性能,延长了电池的寿命.     

低速电动汽车混合能源存储系统效率分析

利用超级电容的高功率密度特性和磷酸铁锂电池的高能量密度特性,设计了低速电动车主动并联混合储能系统方案.采用实验方法分析磷酸铁锂电池的效率,并通过理论公式分析了双向直流功率变换器的效率.探讨了将超级电容和磷酸铁锂电池结合使用,结果发现,采用双向直流变换器的混合能量存储系统能提高效率.通过实验验证,双向直流变换器的实际效率为90.5%,接近理论公式计算得到的效率91.6%.