电池充电管理系统（BCMS）的试验研究

电动汽车动力电池组在使用中由若干单体电池串联组成,由于电池性能的差异,可能造成在充电时个别电池的过充电或在工作中个别电池的过放电而导致电池损坏,因此,构建动力电池组充电过程实时监测以及进行均衡控制的电池充电管理系统BCMS在电池组充电工作中是十分必要的。通过构建带有电池状态监测的电池组充电系统,完成了电池组充电、电池电压监测及单体电池充电量调节的软件设计,实现了’电池组充电过程的均衡控制功能。     

一种复合型充电均衡系统及控制方法

针对串联锂离子电池组中各个单体电池的差异造成充电过程中各单体电池之间能量不均衡的问题,提出了一种复合型充电均衡系统及控制方法.在充电过程中利用分层并联均衡逐级减小各单体电池的SOC差异,使各单体电池SOC保持一致性.若电池组满足旁路均衡条件则对电池组采用旁路均衡,使高SOC单体电池迅速接近平均SOC,大幅提高均衡效率.并联均衡与旁路均衡的充分结合,使得充电过程中各单体电池SOC迅速趋于一致.对8个串联的磷酸铁锂电池(LiFePO_4)分别进行串联充电参照实验和复合型均衡充电实验,通过多角度对两组实验进行对比,充分证明了该均衡策略在均衡效果和速度上都有很好的作用.     

锂离子电池组快速智能充电技术

阐述了锂离子电池的基本电气特性,对锂离子电池组中单体电池压差导致电池组使用寿命严重缩短的问题进行了分析.根据锂离子电池组充电的特殊要求,设计了一种基于单片机的锂离子电池组快速智能充电管理系统,它能够按照锂离子电池的充电规律的要求为电池组进行快速充电;并采用模糊控制算法控制的buck-boost均衡电路智能调整单体电池之间的电压差,实现电压均衡.     

一种串联锂离子电池二重能量高实效均衡器研究

提出了一种串联锂离子电池二重能量高实效均衡器,在电池不同工作状态下对电池系统各串联单体电池进行分层分组均衡.对电池系统进行重组,提出电池单元的概念,两个单体电池构成一个电池单元,多个电池单元构成一个电池组,所有电池组构成整个电池系统.第一重均衡实现各个电池单元内部两个单体电池之间的均衡,它将电池系统各串联单体电池之间的串行均衡变为若干电池单元的并行均衡,均衡速度不受电池系统中单体电池数量的影响;第二重均衡以电池单元作为均衡对象,实现多个电池组间的并行均衡,由于能量回路中均衡对象的电压值加倍和多电池组间并行均衡,均衡器的能量转移效率提高,均衡速度快.提出的均衡器拓扑电路原理简单,均衡速度快,能量转化效率高,可拓展性强.搭建锂离子电池实验平台,完成了八节串联磷酸铁锂离子电池的均衡实验,并对实验结果进行分析,实验结果验证了该方案的可行性.     

STM32处理器的锂电池组保护电路设计

为实现对电池组的过电压、欠电压、过电流等基本保护和电池组的温度保护,以及电池组单体电池间电压均衡功能,提出了一种针对由4节锂离子电池组成的锂电池组保护电路.该电路以STM32F103处理器和X3100电池保护芯片为核心进行设计,采用C语言编写,使用Keil软件调试.可用于各种使用锂电池供电并且以STM32处理器为核心开发的电子产品.     

锂离子电池组能量均衡控制

设计了一种基于SOC单片机的锂离子电池组能量快速智能均衡控制管理系统,调整单体电池之间的电压差,实现电压均衡。均衡充电试验结果表明,该方案能有效地弥补单体电池能量的不一致性。     

基于卡尔曼滤波的电动汽车剩余电量估计

电动汽车的电池管理系统需要一个精确和可靠的电池剩余电量预测。由于电池组真实的剩余电量受许多因素如电池温度、充放电次数、电池老化等因素的影响,传统的剩余电量预测技术很难得到精确的结果。该文以聚合物锂离子电池组为研究对象,采用卡尔曼滤波递推算法对电池组剩余电量进行估算,经试验这种方法能够获得蓄电池精确和可靠的剩余电量预测值。     

可变低温环境锂电池组内部短路故障诊断

针对可变低温环境下锂离子电池组易发生的内部短路故障问题,提出基于模型的电池组参数估计和故障诊断方法. 通过特性实验,建立三元锂电池容量与温度的关系. 根据标准-偏差模型,采用无迹卡尔曼滤波实时估计标准电池状态和参数,结合双卡尔曼滤波得到电池组状态和参数的实时估计结果,根据电池容量衰减定量诊断内部短路故障. 在5~25 °C时变温度下,结合实际工况进行电池组充放电实验,通过并联电阻法模拟内部短路故障,得到电池组状态和内部短路电阻估计值和真实值的对比. 实验结果表明,利用提出的方法能够快速、精确地跟踪电池组状态,准确地诊断电池内部短路故障.     

动力电池组均衡控制研究

电动汽车电池组在使用过程中,单体电池的电压、内阻、容量等参数会出现一定的差异,且随着使用时间的推移而逐步扩大,导致电池组的使用寿命大幅度缩减.对电池组的一致性作了深入探讨,建立了电池组均衡充放电控制的电路模型,设计了非耗散型双向均衡控制电路,并控制了均衡控制策略,解决了电池组的不一致性问题.     

基于空气放大器的电池组冷却系统的性能研究

针对电动汽车锂离子电池组散热及温度均匀性对电池组使用性、可靠性和安全性的影响,本文以国内某汽车公司开发的纯电动汽车锂离子电池组为研究对象,基于空气放大器,根据流体力学的附壁效应,对电池组冷却系统的性能进行研究。通过用少量高压空气作为动力源,带动周围空气流动形成高压和高速气流对电池组冷却,同时利用fluent对该系统进行仿真模拟与分析。仿真结果表明,在并行通风方式下,该冷却系统电池组内的最高温度为315K,电池模块之间的最高温差为6K,系统冷却效果良好;而且随着空气放大器扩大空气流量倍数以及空气放大器数量的增加,冷却效果进一步提升;而在相同额定功率下,风扇冷却系统电池组内最高温度可达317K,电池模块之间的最高温差可达7K。该研究简单易用,冷却效果良好,具有一定的推广应用价值。     

改进Elman网络在锂离子电池容量预测中的应用

为了准确估算锂离子电池的荷电状态（SOC）,在分析影响锂离子电池剩余容量时变特性的基础上,综合国内外几种常用的预测锂离子电池方法,将改进Elman网络应用到锂离子电池的容量预测和模型建立中。实验结果表明：该网络不仅局部泛化能力好,而且有较好的动态性能和逼近能力,能够满足电池容量预测的误差要求。     

矿用磷酸铁锂电池组均衡充电技术研究

以目前煤矿大量使用的磷酸铁锂充电电池组为核心,介绍该种电池组需要标识的有关技术指标、充电机理、充电方法以及电池管理系统。在借鉴铅酸蓄电池成熟充电技术的基础上,以6块单体电池容量为40Ah组成的电池组进行试验,通过对试验数据的分析,总结了电池的充电特性,设计了最佳电池管理系统中的充电模块,以保证在形成产品后充电效率最高、使用寿命更长。     

磷酸铁锂动力电池组容量损耗分析

对磷酸铁锂电池的充放电原理和自放电进行了分析,并对动力电池组进行了充放电实验。根据电池组在使用过程中单节电池容量变化情况,讨论了电池组单节电池容量衰减的原因,并分析了单节电池容量衰减对电池充放电性能的影响。提出了一种带有均衡装置的减缓电池组容量衰减的电池管理方法。实验表明,新的电池管理方法减缓了电池组容量衰减的速度,使电池组都能充满电,有利于电池组的有效使用,延长了电池组的循环使用寿命。     

便捷电池性能快速检测仪设计

针对5V以下的锂电池、镍镉电池、镍氢电池、干电池等电池的开路电压、内阻和电池容量进行快速检测。本设计以STC12C5A60S2单片机为控制核心,通过单片机自带的A/D转换功能进行开路电压的检测.内阻与容量则选用线性霍尔元件ACS712ELCTR-05B-T来测量。容量的测量采用电流积分法。本检测仪具有结构设计简单、性价比高、检测效率高、适用范围广泛的特点,并具有较强的可扩展性。     

高能球磨在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用进展

近年来, 随着便携式电子电气设备的发展, 人们对锂离子电池负极的储锂性能和循环稳定性等有了更高的 要求。石墨作为目前商业化程度最高的锂离子电池负极材料, 有着成本低、性能稳定、环境友好等优点, 但同时也存 在比容量低、石墨片层剥落削减使用寿命等缺点, 不足以满足新一代高能量新能源设备的要求。为解决这一问题, 研究学者们在对以石墨为主导的负极进行改性的同时, 也探索着硅基、锡基、过渡态金属化合物等大容量、高性能 材料在锂离子电池负极的应用。在高能球磨法的基础上, 综述其在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用研究进 展, 提出高能球磨法在改性锂离子电池负极储锂材料领域的应用建议, 并对锂离子电池负极改性技术的发展趋势进 行展望。     

不同配比的复合导电剂对LMO锂电池性能的影响

导电剂使电池有良好的倍率放电性能,是锂离子电池不可或缺的关键材料之一,研究以常规导电炭黑做导电基底,探究添加导电石墨、碳纳米管和活性碳对LMO电池性能的影响.结果表明：在常规导电基底中加入50％的导电石墨,33.3％的碳纳米管,16.7％的活性炭的复合导电剂比常规导电剂组的实际比容量高出12 mAh/g;碳纳米管对实际比容量指标的影响最大,其次是活性炭,再次是导电石墨;循环次数在30次时,加入复合导电剂的电池容量保持率在90％以上,而加入常规导电剂的电池容量保持率下降到71％,不加任何导电剂的电池容量保持率只有55％.     

锰掺杂对纯化磷酸铁制备磷酸铁锂电池正极材料的影响

以废弃磷化渣为原料, 利用酸液水热过滤法对磷化渣提纯。将所得纯度较高的磷酸铁为铁源, 通过加入锰 盐来制备含有掺杂锰元素的前驱体, 经过高温还原后可得到掺杂锰元素的磷酸亚铁锂/碳电池正极材料。利用X 射 线衍射仪、X 射线荧光光谱仪、扫描电子显微镜和LAND 测试仪对不同组成的磷酸铁锂/碳电池正极材料的颗粒形 貌、物相及扣式电池的电化学性能进行表征。结果表明: 掺杂锰元素的磷酸亚铁锂/碳材料在大倍率下仍能保持较高 的容量保持率, 这对于制作大倍率电池具有重要的意义。     

In situ growth of NiS2 nanosheet array on Ni foil as cathode to improve the performance of lithium/sodium-sulfur batteries

The NiS₂ nanosheet array on Ni foil (NiS₂/NF) was prepared using an in situ growth strategy and sulfidation method and was used as the cathode of lithium sulfur battery. The unique nanostructure of the NiS₂ nanosheet array can provide abundant active sites for the adsorption and chemical action of polysulfides. Compared with the sulfur powder coated pure NF (pure NF-S) for lithium sulfur battery, the sulfur powder coated NiS₂/NF (NiS₂/NF-S) electrode exhibits superior electrochemical performance. Specifically, the NiS₂/NF-S delivered a high reversible capacity of 1007.5 mAh g⁻¹ at a current density of 0.1 C (1 C= 1675 mA g⁻¹) and kept 74.5% of the initial capacity at 1.0 C after 200 cycles, indicating the great promise of NiS₂/NF-S as the cathode of lithium sulfur battery. In addition, the NiS₂/NF-S electrode also showed satisfactory electrochemical performance when used as the cathode for sodium sulfur battery.

     

基于生命周期评价的退役三元锂电池循环利用系统能耗与碳足迹分析

随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池进入大规模退役期,退役动力电池循环利用及其节能减排效应成为重要研究课题.采用生命周期评价方法分析了当前我国退役动力电池循环利用系统的能耗和碳足迹.研究结果表明,1 kWh容量的退役三元锂电池循环利用全生命周期能耗与碳足迹分别为-160.19 MJ和-12.11 kg CO2eq.再...     

多孔碳材料的制备及其在锂离子电池中的应用

利用溶剂热法,将前驱体ZIF-8通过高温在氮气保护的气氛下进行碳化,得到高比表面积的多孔碳材料.通过X射线衍射仪分析材料的物相,比表面积分析仪检测材料的比表面积和吸脱附情况,用扫描电镜来观察材料的微观形貌;最后,对多孔碳材料在锂离子电池中的电化学性能进行了测试,0.1C条件下测得的比容量为284.61 mAh/g,且循...