锂电池性能与温度相关性的基础实验研究

为综合分析影响电池性能的热环境因素,利用恒温油浴工况、近似绝热工况分别模拟有无热管理措施的动力电池组工作热环境,对松下18650锂电池进行了充放电性能与温度相关性的基础测试,研究了电池工作热条件、电池状态及放电倍率对其充放电性能的影响。研究结果表明:无论在何种热条件下,电池充电容量总是小于上次放电容量;当充电温度低于20℃时,电池充电容量随着充电温度的降低迅速衰减,若前一次放电倍率为0.5C、充电温度从20℃降至-10℃时,充电容量衰减12%;较高的放电温度能有效抵消电池大倍率放电引起的容量损失,当电池在40℃环境中以2C倍率电流放电时,其容量衰减仅为3.7%;当电池放电倍率较小,且工作温度高于30℃时,温度对电池放电性能的影响逐渐减小;环境温度较低时,电池放电容量随温度降低迅速衰减,当电池放电温度为-10℃时,其2C倍率放电容量衰减高达50%。本研究期望对高效、可靠及合理的电池热管理系统的设计提供理论依据。     

基于新型正极材料的高功率锂离子电池

采用尖晶石LiMn2O4材料制作了18650型锂离子电池,分析了影响锂离子电池大电流放电性能的主要因素如极耳、极片、电解质溶液等。又采用新型正极材料LiMnxNiyCozO2开发出性能更优越的18650型高功率锂离子电池,该电池可10C连续放电和8C快速充电,并具有优秀的循环性能和搁置性能。18650型高功率锂离子电池的开发,为研制混合电动车(HEV)用高功率锂离子电池提供了实验依据。     

温度及放电倍率对电池性能影响的实验研究

动力锂离子电池的SOC-OCV关系曲线,库伦效率、温度、放电倍率对电池内阻、电压一致性影响和放电倍率与温度的关系特性是动力电池组成组技术和均衡管理的重要参数。通过充放电实验,测得电池SOC-OCV关系、库伦效率-放电电流关系曲线,并通过8阶拟合,可以较准确地反映SOC-OCV函数关系。不同电池单体内阻随温度变化的变化率不同,某个温度下阻值相近的电池单体在其它温度下差异可能较大,极化内阻较欧姆内阻更为明显;电池放电倍率越大,电池组中电池电压的一致性越差。电池的最高温度与放电倍率有关,正极处的温度最高,负极温度与正极的温度差随着放电倍率的增大而增大。     

基于液冷的锂离子电池组热均衡性研究

为了改善车用锂电池模组在高温高倍率工况下的热均衡性,根据圆柱形锂电池的传热特性,建立了18650锂电池单体的三维热模型,并完成40 °C环境自然对流下的热特性仿真,并通过温升试验验证了生热模型的可靠性. 在此基础之上,针对某型纯电动汽车的动力电池组,提出了一种夹套式电池模组冷却系统,利用Fluent研究了40 °C环境下冷却液流量、冷却液温度和放电倍率对电池组散热均衡性的影响. 结果表明:增加冷却液流量可以有效降低电池组最高温度、最大温差及电池自身温差,改善电池间的温度均匀性;但当入口流量增至0.03 kg/s后,对电池组散热性能的改善效果十分有限;降低冷却液温度后,电池组最高温度下降,但电池组最大温差与单体电池间温差不断上升,单体电池自身最大温差略有降低;当放电倍率增大时,电池组最高温度与最大温差均不断上升,单体电池间温差以及电池自身温差显著增大,电池组热均衡性变差.      

基于新型正极材料的高功率锂离子电池

采用尖晶石LiMn₂O₄材料制作了18650型锂离子电池, 分析了影响锂离子电池大电流放电性能的主要因素如极耳、极片、电解质溶液等。又采用新型正极材料LiMn_xNi_yCo_zO₂开发出性能更优越的18650型高功率锂离子电池, 该电池可10C连续放电和8C快速充电, 并具有优秀的循环性能和搁置性能。18650型高功率锂离子电池的开发, 为研制混合电动车(HEV)用高功率锂离子电池提供了实验依据。     

基于可变放电截止电压的锂离子电池的低温加热方法研究

针对锂离子动力电池低温环境使用问题,提出了一种基于可变截止电压的电池加热方法。在低温环境下,以某一恒定充放电电流倍率对电池进行多个充放电循环,以截止电压作为每一个充放电循环的结束条件,在每一个充放电循环结束后,将截止电压增加某一梯度值并进入下一个充放电循环,利用电池充放电时内阻产生的热量对电池进行加热,直至电池达到目标温度。对额定容量为1Ah的18650磷酸铁锂电池进行低温加热实验,结果表明,在环境温度为-10℃的条件下,截止电压变化梯度为0.05V,充电电流为2C,放电电流为4C,能够实现21min内电池从-10℃加热到5℃。     

粘结剂对C-LiFePO4/石墨电池电化学性能的影响

采用商品化的LiFePO4作为原料,对比水系粘结剂和油性粘结剂(PVDF)对LiFePO4电池初始放电容量、循环性能,倍率性能和内阻的影响.利用XRD对循环后的电池正极进行分析.研究结果表明,油性粘结剂体系中LiFePO4的容量较高,首次放电容量达到124 mA·h/g,且循环性能较好,200次循环容量保持率为96.3%.发现水性粘结剂电池循环后LiFePO4结构变化较大.水性粘结剂的倍率性能良好,1C(C为充放电倍率)容量是0.1C的92.2%,而对于油性粘结剂,1C容量是0.1C的85.5%;水性体系中电极界面阻抗要小于油性体系中的界面阻抗,并且水性粘结剂电池的内阻要小于油性粘结剂的内阻.     

航天用锂离子电池性能评估

通过对额定容量为10Ah电池的研究，评价了电池的比能量、高低温放电性能、循环性能及电池内阻等．实验表明，电池的能量密度超过150Wh／kg；室温与50℃的对比实验表明，随着放电倍率的增大，50℃时放电平台电压下降得更快；-10℃、-20℃及-30℃时电池放电容量分别为初始容量的97．1％、91．7％及83．3％；0．5C倍率充放电1000次循环后，电池容量仍为初始容量的86．6％；以25％、30％及40％放电深度模拟低轨道卫星做循环寿命实验，表现出良好的循环性能，已达到航天用锂离子电池性能指标．     

变接触面液冷系统的电池模组温度一致性研究

为了使电池系统单体间的温度具有较好的一致性,设计了一种在单体间隙中填充铝柱的液冷热管理系统,建立了单体的电化学-热耦合模型,对比研究了不同入口流速、不同截面边长和高度组合的铝柱液冷系统对电池热性能的影响.研究结果表明,截面边长和高度梯度变化的铝柱液冷系统的冷却性能和单体间的温度一致性都要优于截面边长和高度为定值的系统.在放电倍率为3 C,入口流速为0.10 m/s时,此组合方式下电池模块中单体间的最大温差保持在3.72℃以内,满足电池系统热管理的需求.最后,针对此模型对不同放电倍率进行了仿真验证,结果显示单体间温度具有较好的一致性.     

基于等压差时间差的镍镉电池快速超快速充电算法

为安全、高效地实现镍镉(Ni-Cd)电池快速超快速充电,提出一种基于等压差时间差的Ni-Cd电池快速超快速充电算法。算法依据Ni-Cd电池充电电压特性和温度特性确定大倍率快速超快速充电脉冲波形,通过大倍率放电时端电压来判断电池剩余容量状态等级,根据Ni-Cd电池充电等压差时间差特性实现满充判据。该算法易于实现,能够在不降低电池容量效率和循环寿命条件下实施安全、快速充电。     

Multiobjective optimization of morphologies and performance of Q355C gas metal arc welding based on the NSGA-Ⅱ

This work studied the influence law of gas-metal-arc welding process parameters on the morphologies and performance to improve the morphologies and performance. The mixed orthogonal surfacing test was carried out by taking the preheating temperature, welding voltage, current, speed, and wire extension as GMAW process parameters. The aspect ratio decreased with increasing welding voltage, and it first increased and then decreased with increasing welding current. The hardness increased with increasing preheating temperature and welding speed and decreased with increasing welding voltage, current, and wire extension. Residual stress increased with the increased preheating temperature. In addition, it first decreased and then increased with increasing welding voltage and speed. Based on the regression model, the nondominated sorting genetic algorithm II (NSGA-II) was used for multiobjective optimization. After that, experiments were conducted to verify the noninferior solutions among the aspect ratio, hardness, and residual stress. Errors between the predicted and experimental results by the three output indices were all less than 10%, indicating the feasibility of the optimization method. The research results provide a theoretical direction for multiobjective optimization and refined applications of arc welding.     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

45kW质子交换膜燃料电池发动机建模与仿真

建立了较为完整的包括电堆、反应气体供应以及水热管理3个主要模块的45 kW级质子交换膜燃料电池(PEMFC)发动机数学模型.电堆电压模型引入了误差补偿项,提高了电压计算精度,并通过实验数据得到验证.选取冷却液入堆温度、空气过量系数和阴极入口空气压力为系统的操控变量,在给定电流密度下进行了电堆相关性能对操控变量的敏感性分析.仿真结果表明,为了获得较好的系统输出性能,应适当降低冷却液入堆温度,提高阴极入口空气压力;为了保持合理的电堆温度,必须有效控制该系统的水热管理系统.     

Meteorological conditions of ice accretion based on real-time observation of high voltage transmission line

Meteorological conditions during ice accretion on the 500 kV high voltage transmission lines and test cables are presented, together with a calculation of liquid water content (LWC). The data include meteorological observations and real-time ice accretion on the transmission lines of the central China power grid, from 2008 to 2009 in Hubei Province. Also included are observations of ice thickness, microphysics of fog droplets, and other relevant data from a nearby automated weather station at Enshi radar station, from January to March 2009. Results show that temperature at Zhangen tower #307 was correlated with the temperature at Enshi radar station. The temperature on the surface of the high voltage transmission line was 2-4°C higher than ambient air temperature, although the temperatures were positively correlated. Ice formation temperature was about -2°C and ice shedding temperature was about -2 to -1°C on the high voltage transmission line, both of which were lower than the temperature threshold values on the test cable. Ice thickness was significantly affected by temperature variation when the ice was thin. The calculated LWC was correlated with observed LWC, although the calculated value was greater.     

一种光电池测试装置的设计与实现

提出了一种以单片机为核心的光电池测试装置设计方案,给出了硬件电路及测试软件设计结果．采用程控电子负载和外部补偿电源,实现了光电池伏安特性、开路电压和短路电流等参数的测试与计算．采用虚拟仪器开发环境,开发了系统人机界面,实现了测试过程控制及电池基本参数输入,具有测试曲线和数据报表显示以及测试报告生成等功能．实验表明,该装置具有测试数据准确、信息输出完整、操控方便等优点,可以用于光电池性能的测试与分析．     

三相组合互感器误差校验中的影响量分析

用三相检定法对三相组合互感器进行误差校验试验,研究高电压和大电流对电压互感器部分误差校验的影响.结果表明:三相检定法能够成功检测出三相三元件组合互感器中电压互感器与电流互感器彼此干扰造成的误差;电压互感器与电流互感器误差校验时,相互之间均会产生一定的影响,且大电流对电压互感器的影响更大.最后,指出采用的标准电流互感器及升流变压器均应按高电压配备绝缘,产品设计时应注意将电压互感器置于正确位置,使其铁心柱轴向与经过其顶部的载流导体方向平行.     

用钛钌阳极从氯化锰溶液电解二氧化锰的研究

为了研究在氯盐溶液中用钛钌阳极电解二氧化锰的新技术,运用恒流水溶液电解方法考察了电解温度、电流密度和电解液组成对二氧化锰电流效率、槽电压及产品质量的影响.试验结果表明,在电解温度75℃、电流密度100 A/m2、锰离子质量浓度50 g/L、盐酸质量浓度10 g/L的条件下,二氧化锰的电流效率达96%,槽电压为2.0 V,产品中二氧化锰的含量为92.32%,电解二氧化锰晶型为γ型.通过在氯盐溶液中用钛钌阳极电解二氧化锰,不仅产品质量能达到电池用电解二氧化锰标准,而且电解温度低(75℃),优于硫酸盐溶液体系(95℃).     

GIS调频式串联谐振耐压试验方案研究

为了检查220 kV六氟化硫组合电器安装后的绝缘性能,详尽阐述了对其进行交流耐压试验的步骤与操作方法,试验时特别要注意以下事项:试验前应对相关人员进行培训,促使其加强自我保护意识,对于未现场操作过高压耐压试验的调试人员,要在具有相关资质人员的指导下进行;耐压试验过程中要注意环境湿度与气体、粉尘对设备绝缘性能的影响,试验...     

一种改进的MMC电容电压均衡控制方法

电容电压排序法是一种简单有效的MMC电容电压均衡方法,传统的排序算法会导致子模块反复投切,造成器件开关频率过高,增加了MMC的运行损耗.为此提出了一种改进的方法,即由允许的电容电压偏差大小和桥臂电流计算出维持子模块电压均衡所需的最小排序频率,并将排序频率控制在该最小值处,减少了不必要的子模块投切次数,从而在较低的开关频率下维持各子模块电压的均衡.在Simulink中搭建了MMC仿真模型,对改进前后的两种方法进行对比,仿真结果表明:改进的排序法能够有效降低开关频率,降幅可达70%.     

ESD抑制器抑制特性测试方法

依据国际电工委员会IEC 61000-4-2标准和国军标GJB 911-90,用静电放电模拟器和静电放电电流波形测试装置等设备对某型号静电放电抑制器的抑制特性进行了测试.测试结果表明:采用IEC 61000-4-2标准规定的电流靶结合法拉第笼的方法测试静电放电时通过抑制器的电流,能够保证电流波形不失真;而加在抑制器两端的电压须使用有效带宽足够宽的电压探头配合示波器来测量,同时应尽可能消除静电放电时产生的辐射场对电压探头的影响.