低温环境下锂离子电池组加热系统研究

低温环境下锂离子电池的充放电性能急剧变差． 文中以16 节37 Ah 锂离子电池组成的电池组为研究对象,设计了一套加热系统,该系统主要包括加热源电加热膜、传热介质变压器油和保温隔热层二氧化硅气凝胶板等． 文中利用ANSYS 软件建立了锂离子电池组加热装置的有限元模型,模拟分析了该加热系统对电池组的加热效果,并通过试验验证该加热方式的有效性及安全性． 结果表明: 不同低温环境下,预加热到0℃以上的时间呈线性变化趋势,在极限低温－ 30℃下预加热时间为35min,在一般低温－ 10℃下预加热时间为12min,加热效果明显; 预加热后,电池组放电电压平台升高,较好地改善电池组的放电性能; 通过油液循环或静置方式可将电池之间的温度均匀性保持在3℃以内．     

锂离子电池

介绍了锂离子电池工业发展概况,及其在电能利用和电池工业中的地位。综述了锂离子电池在“3C”(portable computer,communication and consumer electronics)市场,电动汽车和航空航天及军事等重要应用领域的市场状况、研究热点及研究方向,并介绍了国外政府资助各大电池公司所进行的锂离子电池研究项目。有助于理解锂离子电池的未来发展方向。     

锰酸锂正极锂离子二次电池纯电动汽车的研制

以100Ah的锰酸锂锂离子二次电池锂离子电池组和30kW交流电机组成了动力系统,研制了MGL6486EV电动汽车。电池组的电压为304V,能量为37kWh,电池组采用了智能管理系统(BMS)和均衡系统。电动机采用全数字适量控制,并具有刹车能量回收和防溜车功能。在充电时智能充电机始终与BMS保持通信联系,以保证电池组安全快速充电。车辆最高车速可达117km/h,0~50km/h加速时间为6·80s,50~80km/h加速时间为7·34s,爬坡度超过20%,续驶里程为204km,百公里耗电仅为19kWh。到目前为止该车辆已运行5万多km。     

锰酸锂正极锂离子二次电池纯电动汽车的研制

以100Ah的锰酸锂锂离子二次电池锂离子电池组和30kW交流电机组成了动力系统,研制了MGL6486EV电动汽车。电池组的电压为304V,能量为37kWh,电池组采用了智能管理系统（BMS）和均衡系统。电动机采用全数字适量控制,并具有刹车能量回收和防溜车功能。在充电时智能充电机始终与BMS保持通信联系,以保证电池组安全快速充电。车辆最高车速可达117km/h,0～50km/h加速时间为6.80s,50～80km/h加速时间为7.34s,爬坡度超过20%,续驶里程为204km,百公里耗电仅为19kWh。到目前为止该车辆已运行5万多km。     

提高锂离子电池储存性能的新方法

储存是锂离子电池经常要遇到的情况,对其性能变化规律的把握有助于加深对相关机理的认识,从而为动力电池的设计提供技术思路. 本文对比研究了LiCoO2/MCMB体系锂离子电池经一新方法处理后的储存性能得以大幅度改善的原因,同时结合SEI演化模型预测了长期储存性能.     

锂离子电池组聚类筛选低温混合预热系统建模与热分析

低温导致锂离子动力电池性能衰减加速、寿命缩减、形成锂枝晶,甚至造成内短路等严重问题,因此预热已经成为电动汽车在低温地区应用的关键问题。此外,电池单体间一致性对电池组整体性能及老化有重大影响。采用聚类分析对锂离子电池单体进行筛选成组,并提出一种附有PTC加热膜和液冷板的混合电池热管理系统,通过计算流体力学建模和数值计算对此系统在-40 ℃环境下的预热效率进行分析。结果表明：对初始方案进行优化后,经过695 s预热电池组最低温度可加热至0℃以上;此外,与纯PTC加热方法相比,电池组温度标准差可降低5.9℃。因此,此系统可在无过多功耗增长的前提下,短时间内高效地将电池组加热至工作状态,预热速度为3.56 ℃/min,且能提升温度均匀性。     

锂离子电池电化学建模及其简化方法

通用的锂离子电池精确电化学模型———准二维模型存在两个主要的数值问题: 状态量过多,计算复杂,导致难以实时应用。为此,搭建了电池的一维模型,用 Laplace 变换将模型转化到频域求解,将固相锂离子的径向扩散表示为无维度的导纳形式,通过降维解决了状态量过多的问题。针对超越方程,使用 Padé 近似做进一步化简以降低计算复杂度,设计了基于 Laplace 变换和 Padé 近似的锂离子电池简化一维模型。通过分析模型的复杂度,并采用不同放电电流工况验证该模型,比较了该模型与精确模型的浓度分布与端电压。实验结果验证了该模型的误差维持在 40 mV 以内,在降低计算复杂度的同时保持了较高的精度。     

软包装锂离子电池性能研究

研究了以塑料包装取代金属外壳所实现的新型软包装锂离子电池的电化学性能.从软包装锂离子电池的倍率放电性能、电池的高低温放电能力和充放电循环稳定性等方面的研究表明,软包装锂离子电池具有良好电化学性能.软包装锂离子电池既不同于金属外壳锂离子电池,也不同于聚合物锂离子电池,是锂离子电池的一种新型设计.     

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。     

电动汽车锂离子电池荷电状态估算方法综述

电动汽车动力锂电池内部荷电状态估计是电池管理系统状态估计模块的核心,其无法通过仪器直接测量,仅能通过对电池外部电流、电压等参数进行测量并由此估计。准确的荷电状态估计对电池的寿命、容量和安全性管理至关重要。本文综述了用于电动汽车动力锂电池荷电状态估算的主要方法,根据算法差异将其分为传统的基于传感器测量的开路电压法、电流积分法和阻抗法,基于数据驱动的机器学习类算法以及基于模型的卡尔曼滤波器及粒子滤波器算法与融合类算法。深入介绍了不同估计算法的计算原理并由此分析比较了不同估计算法的计算复杂度、计算精度等特点。总结了现阶段锂离子电池荷电状态估算研究存在的问题,指出其研究趋势和未来发展方向将是更具泛化性和更高精度以及更佳实时性的多融合类估算方法。     

锂离子动力蓄电池充放电基本性能的研究

为了考察锂离子动力蓄电池应用于电动汽车的可行性 ,本文以MCMB和LiCoO2 为正负极材料 ,自行设计组装了 5A·h、2 5A·h和 50A·h的方形层叠式锂离子动力蓄电池 ,用恒电流限电压充放电方法研究了其在不同电流下的放电行为和荷电保持能力 .研究结果表明 :以0 .2C倍率、10 0 %DOD放电时 50A·h电池的质量比能量和能量密度可分别达到 10 7.4W·h/kg和 185.1W·h/L ,已经超过了美国电池先进联合体 (USABC)规定的动力蓄电池的中期开发目标。 5Ah电池的 1C倍率放电容量可保持 0 .1C倍率放电容量的 79.35% .电池的荷电保持性能良好 ,日平均自放电率小于 0 .32 4 % /d ,开路电压月下降只有 0 .1V左右     

锂离子二次电池的应用和发展

锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点,已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。随着技术的发展,锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景,必将对未来人们的生活产生深刻的影响。近年来,锂离子电池的容量和循环性能也不断得到提高,容量更大、质量更轻、体积更小、厚度更薄、价格更低的锂离子电池将不断地被推向市场。作者分别对锂离子电池发展历史、当前应用及最新发展状况进行综述及评论。     

锂离子二次电池的应用和发展

锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点,已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。随着技术的发展,锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景,必将对未来人们的生活产生深刻的影响。近年来,锂离子电池的容量和循环性能也不断得到提高,容量更大、质量更轻、体积更小、厚度更薄、价格更低的锂离子电池将不断地被推向市场。作者分别对锂离子电池发展历史、当前应用及最新发展状况进行综述及评论。     

基于多指标评估云模型的车载动力锂电池火灾风险研究

为了探究多影响因素下车载动力锂电池火灾风险特性,确保其安全运行,本文采用基于多指标熵权云模型的评估方法,探讨了不同风险层级下的风险指标隶属度特性,并提供了风险预防措施。结果表明,所选型号动力锂电池在风险等级Ⅲ以下的隶属度为0.684,风险整体处于可控范围;动力锂电池火灾风险事故中,发生可能性排名前五的风险指标中客观风险因素占80%,但客观风险因素发生的可能性小于人为诱发因素,后者平均维持在前者的62%左右;构建风险评估体系中电池类风险指标数达40%,其风险期望值相较其他风险因素低,可在电池生产阶段对所属的风险指标进行改进;电动汽车运行过程中对动力锂电池火灾风险影响最大的三个风险因素分别为气温过高、过充、事故撞击。     

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。     

液体循环式锌-空气电池性能试验

为了研究和掌握液体循环式锌-空气电池的实际工作特性,通过在实验室进行的10～70 A变电流放电、40 A恒流放电试验以及两次实车道路试验,发现该电池的驱动能力较差,最大比功率为21 W/kg,小于铅酸、镍氢等电池,并且也达不到普通锌-空气电池的比功率值;该电池比能量的最大值为70 Wh/kg,在常用电池中处于中上水平.结果表明：液体循环式锌-空气电池具有充电方便、充电过程便于自动化、可有效地提高比能量和延长电动汽车（EV）的续驶里程等优点;缺点是内阻较大、结构复杂、技术不太成熟,离实用尚存在一定距离.     

电动汽车续驶里程及其影响因素的研究

研究了电动汽车续驶里程的计算方法,根据电池释放的能量与电动汽车消耗的能量相等的方法计算,使用BJD6100－EV电动公交车的有关参数,计算在不同速度下均速行驶时的续驶里程及阻力功率,建立电池均匀性对电池输出功率的影响模型,分析整车参数,环境温度对电动汽车的续驶里程的影响,绘制相应的曲线,结合对BJD6100－EV电动公交车的道路试验,验证了续驶里程的计算方法及续驶里程的影响因素,并提出了增加续驶里程的措施。     

混合动力汽车蓄电池的快速充电方法

为了建立混合动力汽车蓄电池能量管理系统,实现蓄电池快速充电,且同时保证蓄电池寿命不受充电方式的影响,作者分析了当前一般充电方法的优点和这些充电方式存在的问题,以及对混合动力汽车工况的影响,在此基础上,提出了一种新的脉冲分阶段恒流快速充电方法.使之能很好地适应混合动力汽车蓄电池在变电流放电状态下充电时间短,使蓄电池荷电状态SOC始终保持在50%～80%范围内的要求.     

车载动力电池放电过程健康状态在线估计

针对电动汽车无规则随机充放电特点及在线检测需求,考虑到由于电池一致性问题导致难以保证离线实验数据分析法估计精度的问题,提出一种以离线获取的电池健康状态(SOH)外在指征函数为基础的基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)思想的在线闭环校正SOH估算架构.该方法优点在于:能够在随机放电过程中快速估算出高精度的SOH值,算法复杂度相对降低,易于实际工程实现且具有较好的鲁棒性.通过验证可以证明,提出的车载动力电池放电过程SOH估算方法具有较好的实用性及较高的估算精度.