关于锂离子电池Thevenin模型的仿真研究

针对动力电池组运行时,内部的系统参数会随着环境因素和荷电状态(state-of-charge,SOC)发生动态改变,提出一种参数变化的Thevenin等效电路模型;从荷电状态是影响锂电池各参数特性的主要因素出发,将传统Thevenin模型中模拟各模块使用的不变参数用随着SOC变化的动态变量来表示; HPPC获取模型参数,电池仿真端电压基本上跟实际端电压波形吻合,且趋势大致相同;实验结果表明:在正常工作状态下,建立的模型可以有效地反应电池内部的工作特性,有着良好的精度。     

动力锂电池剩余使用寿命影响因素分析

为了有效地评估动力锂电池系统的剩余使用寿命,必须准确地掌握影响动力锂电池剩余使用寿命的关键因素。以动力锂电池管理系统采集的充放电电流、电池温度、实时电压等参数作为影响动力锂电池剩余使用寿命的因素,通过对多次充放电循环采集的这些参数,应用主成分分析方法,分析得出每个参数对动力锂电池剩余使用寿命的影响程度,实现影响因素的定量化分析。通过剩余使用寿命预测的验证对比,可以看出5个因素的累计贡献率达到了99%,误差小于3%;4个因素的累计贡献率达到了90%,误差小于4%。     

电动汽车锂离子电池组不一致性分析

锂离子电池不一致性是影响其使用的重要指标,为分析锂电池的不一致性,对8Ah锂离子电池组进行常温下1C,2C、3C,4C充放电实验。实验结果显示：锂电池组的不一致性比较明显;提出了一种基于锂电池纽整体离散度和单体离散度分析锂电池纽不一致性的方法。     

基于粗糙集数据约简的海事事故致因研究

为使结果更具适应性和普遍性,运用粗糙集数据处理系统对由6个因素组成的海船船员适任决策表进行数据约简.结果表明:较低航海教育程度者对海事发生的隶属度较高;船长对海事发生的隶属度最高;具有12个月以上本职务服务资历的海船船员,其服务资历与发生海事的隶属度成反比.对一般及以下等级海事事故,值班时间在0004～0008的海船船员对海事事故发生的隶属度较高;34～39年龄段的海船船员具有较高的隶属度.对大事故及以上等级海事事故,值班时间在0000～0004的海船船员对海事事故的隶属度较高;海船船员年龄与海事发生的隶属度成反比.     

基于L-R型模糊数的原棉库火灾事故树分析

根据现场实际状况的统计并依据专家经验所提供的模糊信息,在对原棉库发生火灾事故构建事故树的基础上,通过运用系统工程的模糊事故树理论中的尖型隶属函数,对原棉库火灾事故进行了模糊可靠性分析,得出了其发生事故的模糊概率可能性分布;并对各个基本事件的结构重要度进行了分析,确立了影响系统的最主要因素,为预防火灾事故的发生以及对系统进行安全分析提供了新的方法和途径.     

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.     

基于粒子群算法估计实际工况下锂电池SOH

提出一种基于粒子群算法和锂电池经验容量模型的对电池实际工况下的健康状态进行估计的新方法.建立了电动汽车实际运行工况下充电曲线特征与电池健康度的线性模型.辅以电池经验容量模型,使之符合监督学习的实际情况并能够用计算机对参数进行拟合.以美国航天航空局电池老化数据建立训练集与验证集,对模型进行训练,并对训练好的模型进行实验验证.实验表明SOH估计误差都在7%以下,在实际工况中能够快速对电动汽车锂电池的健康度进行准确估计.      

一种可用于BMS功能验证的动力锂电池模拟器设计

基于MatlabSimulink的Simscape模块,建立了电池二阶等效电路模型,并进行了参数辨识和模型验证,完成了硬件电路和软件设计,从而构建了一种新的动力锂电池模拟器.仿真和测试结果表明:在对电池模型进行参数辨识时,增加荷电状态在0至0.10区间的间隔点,可进一步提高电池模型精度;在HPPC循环放电工况下,电压最大误差不超过0.07 V;在动态运行工况下,电压最大误差不超过0.12 V;在不同的荷电状态下,动力锂电池模拟器电压输出最大误差为1.9 mV,相对误差为0.53‰,验证了所设计的动力锂电池模拟器具有较高的精度,可用于电池管理系统的功能验证.     

锂电池动力船舶电池热失控释放气体电池舱内扩散输运数值模拟

为准确评估锂电池动力船舶电池热失控事故可能产生的爆炸风险，基于欧拉多相流模型耦合标准k-ε湍流模型，建立不同通风条件下电池舱内爆炸性气体云团扩散输运数值模型。以国内某沿海航行锂电池动力船舶为研究对象，开展不同空调送风量下多种规模电池热失控后气体输运过程分析，以释放气体中主要成分H₂燃烧爆炸范围为边界获得可燃爆炸气体云团分布发展情况。计算结果表明，气体释放后在电池舱内迅速扩散并向舱顶聚集，热失控电池数量越大，爆炸性气体云团范围越大且气体浓度越高；通风可以有效降低爆炸性气体云团范围，但仅通过改变风量来降低爆炸性气体云团范围并非有效措施；CFD数值模拟可以辅助评估气体释放事件带来的舱室爆炸风险。     

基于梯形隶属度模糊数学的压力管道泄露风险研究

为了有效预防压力管道泄漏事故的发生,实现更高效的压力管道泄漏风险管理工作,选取设计缺陷率、焊接缺陷率、管道腐蚀率和自然灾害率作为评价指标,建立梯形隶属度函数并利用模糊数学理论构建出模糊综合评价模型,然后采用熵值法标准化后得到各影响因素的权重,进行综合评判后通过最大隶属度原则确定最终评价结果,从而实现对压力管道泄露风险的评估与分析。基于对一起具体事故案例分析,所得评价结果与实际风险等级相符,验证了方法的有效性和合理性。     

民机货舱变压环境下多种新型清洁灭火剂对锂离子电池热失控作用特性

为研究替代哈龙的新型清洁灭火剂对民航运输锂离子电池火灾作用特性,基于动压变温实验舱,实验设定了80 kPa,60 kPa和40 kPa的压力环境,使用全氟己酮（Novec1230）、2-溴-3,3,3三氟丙烯（2-BTP）和细水雾进行灭火实验。根据它们的灭火机理,从实验现象,降温效果和一氧化碳浓度三方面分析了三种灭火剂的灭火效果。结果表明,变压条件下Novec1230和2-BTP主要通过化学抑制的机理有效降低锂离子电池火焰中自由基H·和OH·浓度,实现快速灭火;而细水雾的降温和抑制温升效果要明显优于Novec1230;同时灭火效果会随环境压力的下降而增强;在较低环境压力下,2-BTP对于灭锂离子电池火的综合效果最好。     

轻小型无人机锂电池在冲击载荷下机械/电化学耦合失效特性试验

为研究轻小型无人机锂电池在受到冲击载荷下的动响应特性及其可能产生的内短路、热失稳以及起火爆炸的规律,开展了轻小型无人机锂电池在落锤冲击下的测试试验,研究了不同落锤跌落能量下撞击载荷、响应模式、电压和温度变化,结合电池的机械响应及其电化学参数变化综合分析了轻小型无人机电池的安全性。研究结果表明：电池单体在受到不同能量落锤撞击后分为三种响应模式：低能量冲击模式、中能量冲击模式、高能量冲击模式;电池冲击载荷以及电池自身的电压变化与冲击能量的变化具有明显的相关性,电池电压和冲击载荷互为影响,具有强关联的耦合特性;电池电量与电池撞击过程中的压降规律、趋势和幅度等电化学性能之间并未有明显的耦合关系,但是对电池受撞击后的着火、爆炸等安全性后果具有重要影响。     

基于同芯多绕组的均衡技术

为了避免动力锂电池由于受各种因素影响而产生自身参数不一致性带来的弊端,采用均衡技术将单体工作状态差异程度控制在可接受的范围内是保证串联电池组能够安全可靠工作的有效途径。构建了一种基于同芯多绕组的均衡拓扑,对该拓扑进行工作原理分析并建立分析了两种不同工作模式下的等效电路模型,搭建了实验平台进行均衡实验,结果表明该均衡拓扑在两种不同工作模式下都能实现单体间直接均衡,验证了该均衡拓扑的均衡功能。     

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。     

基于FDS和Pathfinder的地铁车站人员疏散研究

为减小地铁火灾对人员生命财产所造成的损失,基于对地铁火灾的特点和危险因素,以及人员疏散仿真中主观和客观影响因素的分析结果,提出基于FDS(Fire Dynamics Simulator)和Pathfinder的地铁车站人员疏散决策分析方法,并以武汉市轨道交通五号线司门口地铁车站为研究背景,建立了FDS火灾仿真模型和Pathfinder人员疏散仿真模型。在FDS火灾仿真中,分别从烟气温度、CO浓度和能见度三个方面确定了各危险位置的可用安全疏散时间。在此基础上基于Pathfinder进行人员疏散仿真,主要从人员逃生率、可用安全疏散时间利用率等方面对其结果进行分析。通过改变仿真中的待疏散人员数量和火源功率,探究了该车站的人流量容纳能力和火源功率容纳能力,对地铁火灾疏散具有一定的参考价值。     

基于最小二乘法的锂离子电池参数辨识方法研究

目的 针对使用戴维南等效电路模型对锂电池进行参数辨识不够精确的问题,提出一种二阶 RC 等效电路模 型并对锂电池进行参数辨识。 方法 通过脉冲放电实验得到锂电池的相关数据,在 MATLAB 上使用最小二乘算法 对所建立的二阶 RC 等效电路进行参数辨识,并对不同 SOC(State of Charge)下锂电池各个参数的变化情况进行分 析,通过计算锂电池的端电压来判断参数辨识的精确度,最后将辨识结果与戴维南等效电路模型所辨识的结果进 行对比并分析。 结果 随着锂电池 SOC 下降,锂电池的各个参数会有轻微的波动,在锂电池的 SOC 处在较低的水平 时,锂电池的各个参数变化比较剧烈,这是由于锂电池的化学浓差极化所导致的,当将辨识的参数用来求解锂电池 的端电压时,随着时间的推移,发现锂电池的端电压的误差波动比较稳定,且最大误差不超过 0. 05 V,反观使用戴 维南等效电路模型求得锂电池的端电压误差波动比较大,且最大误差超过了 0. 08 V。 结论 在锂电池参数辨识上 二阶 RC 等效电路比戴维南等效电路更加准确,能够更好地描述锂电池的动静态特性,为后续对锂电池的荷电状 态估计提供了有力的基础。     

基于FFRLS-AEKF的6轮足机器人电池SOC估计

针对6轮足机器人动力电池的荷电状态(state of charge, SOC)估计精度低、电池模型准确度不高等问题,提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘(recursive least squares with forgetting factor,FFRLS)与自适应扩展卡尔曼滤波(adaptive extended Kalman filtering,AEKF)相结合的估计算法。首先通过FFRLS算法辨识建立动力电池等效模型参数;然后利用AEKF对SOC在线估计,并为参数辨识提供准确的开路电压;最后以机器人锂电池包为对象,在动态应力测试工况(dynamic stress test , DST)下实验验证了该算法可以准确地估算动力电池SOC,SOC估计相对误差在2.5%以内。