电动汽车用电池组的热性能

结合电池成组在电动汽车(EV)上的应用,研究锂离子电池特性与温度的关系、电池组的传热及散热方式。以LP2770134为单体电池,由6个11串5并模组、2个7串5并模组和2个8串5并模组构成100 Ah电池组,在不同放电倍率、不同环境温度下对电池组进行热仿真和实测。在同样的放电倍率下,环境温度升高,电池组温升加大;环境温度升高时单体电池的温度差异增大,部分单体电池温度超过了使用温度(环境温度为40℃时,单体最高温度达到51.5℃)。     

动力锂离子电池管理系统的研究进展

锂离子电池是发展电动汽车的最具潜力的能源载体之一,从锂离子电池应用于电动汽车的研究现状出发,阐述了锂离子电池管理系统对于锂离子电池组的重要性以及研究的必要性。介绍了动力锂离子电池管理系统的发展现状,包括电池组外部参数的在线检测、SOC估计以及电池组的均衡,并对动力锂离子电池管理系统未来的发展方向做出了展望。     

不同温度的双卡尔曼滤波算法电池组SOC估计

动力锂电池组的荷电状态SOC(state of charge)是整个电池管理系统的重要参数,能直接反映电动汽车剩余可行驶里程,因此如何精确地估计电池组的SOC值是至关重要的。由于电池组各单体电池的不一致性,以及电动汽车在行驶过程中的复杂环境,所以在电池组内单体电池负载电压的最小值Vmin模型的基础上运用统计学的方法,对模型中的各参数进行有关温度因素的拟合,并通过模拟汽车的实际行驶环境,在不同温度下进行实验,从而得到改进的Vmin模型;结合双卡尔曼滤波算法,实现对整个电池组的SOC估计。仿真和实验结果表明该方法对电池组SOC的估计精度有优越性。     

基于LTC6802的电池组监控平台的电路设计

应用美国Linear Technology公司推出的电池组监控芯片LTC6802,设计了一套可用于锂离子电池组的监控平台。该系统单板可实现对多达12节串联单体电池的监控,可采用分布式结构实现对更多单体的监控。本系统设计实现的功能包括单体电压采集、单体温度采集、电池组被动均衡以及分布式CAN通信等。LTC6802的主要特点在于其电压采集精度高,并具有较高的集成度,在电池应用设备中特别是在纯电动/混合动力汽车中具有良好的应用前景。     

动力锂离子电池热管理技术研究进展

热管理系统可确保动力锂离子电池的运行安全,其中冷却技术是主要方面。分析锂离子电池热失控发生过程,总结空气冷却、液体冷却、热管冷却、相变材料冷却和复合冷却等热管理技术的研究现状,提出动力锂离子电池热管理技术的发展方向。空气冷却和液体冷却技术存在控温效果较差、消耗额外能量等缺点;热管冷却具有成本较高、结构复杂等不足;相变材料冷却可降低锂离子电池的峰值温度,提高电池组的温度均匀性;复合冷却可综合各冷却方式优点,应用前景良好。     

电动汽车用锂电池温度场分析

锂离子电池组是电动汽车主要的动力来源,电池组的性能决定了整车性能。锂离子电池在使用时会有严重的发热情况,造成了电池组温度升高,并且各电池之间温度具有非均匀性,严重时会影响电池的使用寿命,产生故障甚至引发行车中的安全问题。以某电动车用锂离子动力电池为研究对象,对电池单体及电池组模块进行温度场分析,研究其动态变化规律,以得到其运行时的温度特性,为实际工程中电池组的设计及优化提供了理论依据。     

混合动力汽车电池组双介质冷却管理系统设计

随着混合动力电动汽车数量的不断增加,电池的循环寿命和使用安全性越来越受到重视。为降低大负荷工况下放热对电池性能的影响,需要改进电池组冷却系统。基于锂离子电池的生热原理模型,进行了风冷、液冷双介质方式下散热器的设计及仿真,计算和分析结果表明:冷却介质流速和电池组的放电倍率是影响混合动力汽车电池热性能的重要因素。根据工况调整冷却介质的比例,使电池组在最低能耗下,将最大温升和最大温差控制在合理范围内。     

18650型锂离子动力电池热特性研究

针对电动汽车用锂离子动力电池热特性,以3.2 Ah锂离子动力电池为研究对象,建立了锂离子动力电池的热模型。分别对锂离子单体电池在不同放电倍率、不同环境温度下的热特性进行了仿真和实验。结果表明,锂离子电池温升呈现非线性特征,在放电末期温升速率明显增大;锂离子电池的温升和温升速率随着放电倍率的增大而增大;仿真温度和实验温度变化趋势基本一致,说明所建立的数学模型能够较准确地描述锂离子单体电池放电过程热行为。进行锂离子单体电池热特性仿真和分析,可以为热管理系统设计提供依据。     

动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现

锂离子电池组充放电过程中对电压、电流和温度比较敏感,而且各单体电池存在不一致性.提出了一种新的锂电池组充放电智能管理系统,能够实时检测电池组单体的电压、电流和温度,控制电池组均衡充放电,并实现对电池组充放电过流保护和负载短路过流保护.系统具有集成度高,体积小,精度高,反应快并能够灵活地扩展系统容量等优点.     

导热硅胶形状对液冷式电池组热性能影响研究

随着电动汽车能量密度的增加以及充放电功率水平的提高,动力电池热问题日益突出,电池热管理系统设计显得尤为重要。从动力电池组应用场景出发,建立了液冷式电池组有限元模型并仿真分析了4种导热硅胶形状对电池组热性能的影响。研究发现,随着导热硅胶与电池组接触面积的减少,电池组温度有所上升,但温差较小。相比于常规设计方案,改短设计方案在电池组温度略微上升的条件下温度均匀性改善明显,可以为电池热管理系统设计提供参考。     

锂电池不同连接方式下的针刺测试探究

探究了针刺实验对不同连接方式下的锂电池组的影响，实验表明电芯串联时针刺剧烈程度比电芯并联时高。结果显示，不仅不同连接方式下电池组的针刺现象有较大差别，而且针刺后电芯表面不同位置处的产热量不同。对针刺时的温度曲线进行分析，提出了较符合实际情况的电芯针刺模型，并对各种针刺情况分别进行说明。串联电芯针刺时同时存在内短路和外短路电流，而并联电芯针刺时存在内短路电流和环流电流。     

电动汽车用MH-Ni电池组不一致性试验与建模

电池组不一致性对于电动汽车的安全性和电池管理系统的复杂度有着重要影响。设计MH-Ni电池组不一致性研究试验,结合内阻模型分析了电流、SOC和温度对电池组不一致性的影响,建立了电池组过放电过程数学模型,提出确定电池管理系统电压传感器数量的新方法,通过试验对模型及方法进行了验证。     

基于虚拟仪表的锂电池组电量显示系统设计

根据电动汽车锂电池管理系统(BMS)项目中所使用的电池类型和数量,以及虚拟仪表的应用环境,设计BMS的数据采样电路,包括单体电压、电池包电压和温度,然后在PC端开发出虚拟仪表静态界面,用JS脚本描述界面行为动作,实现动态效果.测试结果显示,虚拟仪表美观、醒目,能够实时、动态显示电池组的电压、电流和温度等各种状态,可为驾驶员选择合适的驾驶策略提供参考.     

基于单总线的电池包多点测温网络设计

结合电动汽车电池包的特点,研制了一种基于单总线的电池包多点测温网络系统。研究表明,选择线型网络拓扑,提高接口电路的抗干扰能力和驱动能力,实现ID自动识别功能是电动汽车电池包单总线测温网络系统的设计关键。文中研制的网络系统具有100路测温点,在某型号电动汽车电池包的热特性分析和热平衡设计的改进上取得了很好的应用效果。     

温度对LiFePO4锂离子动力电池的影响

磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池的性能受环境温度的影响较大,在环境温度低于0℃时,电池的内阻迅速增加,比能量和比功率迅速下降,电动汽车的起动性能受到影响.为了使电池组能正常运行,需要采取保温措施.由于LiFePO4锂离子电池的内阻较高,电池组运行时温度升高,为保证安全运行,要提供冷却系统.     

基于退役动力电池储能的光储微网系统

锂电池作为光储微网的储能电池,能够提高光伏发电系统的稳定性,改善电能质量,但成本高昂。将电动汽车的退役动力锂电池用于光储微网的储能单元,不仅可以降低投资成本,还可以缓解大批量电池进入回收阶段的压力。首先基于锂电池的工作原理,构建了退役动力锂电池的等效电路模型。接着建立了储能变流器和多重双向DC/DC变换器级联拓扑,储能变流器采用电压外环、电流内环的双闭环策略,稳定直流母线的电压;多重双向DC/DC变换器采用以电池组的荷电状态(SOC)为约束条件的双闭环控制策略,平抑光伏发电系统的功率波动。最后搭建了基于退役锂电池储能的光储微网系统,验证了控制策略的有效性。     

军用航空应急起动电源设计与实现

目前,国内军用航空应急起动电源多采用镉镍蓄电池组作为储能单元,镉镍电池组存在能量密度较低、成本高、寿命低等缺陷。为了减小航空蓄电池体积、质量,提升航空应急起动电源性能,提出了一种基于钛酸锂电池模组的航空应急起动电源系统设计方案,组装了一套34 Ah的钛酸锂电池模组替换原有的航空镉镍电池组,并且通过实验对比了钛酸锂电池组与镉镍电池组在常温与低温下大倍率放电性能。针对钛酸锂电池模组,研发了一套电池管理系统,实现了15 kW钛酸锂电池组军用航空应急起动电源的样机设计。     

锂离子蓄电池相关特性试验研究

为了确定锂离子蓄电池在不同负荷下的最小允许放电电压、内阻变化规律以及内阻消耗量,对4节3.2 V/60 Ah的锂离子蓄电池单体串联组成电池组进行了放电试验,记录不同时刻蓄电池组端电压、放电电流和内阻值,利用M atlab对所采集到的数据进行处理,计算出了各种不同负载条件下蓄电池组的放电量、负载消耗的能量、蓄电池内阻消耗的能量以及蓄电池的内阻消耗的能量占整个能量消耗的百分比,并绘制出蓄电池试验变化曲线。结果表明:锂离子蓄电池单体所允许的放电端电压最小值在2.75 V左右,内阻值约为0.75 mΩ,不随放电量和负载的变化而发生变化;在负载相同的条件下,电池组放电电流减小趋势和端电压下降趋势一致;负载越大内阻消耗量也越大。以上结论为蓄电池能量管理系统开发提供理论依据。     

磷酸铁锂动力锂离子电池穿刺实验

为评估磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池内短路时的安全问题,采用陶瓷顶盖结构的单体电池与1+5只并联连接电池的穿刺实验,分析电池表面温度、开路电压及涌流变化情况。不论连接方式和穿刺位置如何,均是靠近正极极耳的监控点温度最高,最高可达442.5℃,且前期该处温度迅速上升,后期逐渐降低;电解液浓度越低,电池内阻越大;穿刺接触电阻越小,电池表面温度越高,并联连接的被刺电池瞬间反充电流较大,最大可达256.0 A;电池未出现着火现象,穿刺安全性能得到提高。