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。     

分时复用的锂离子组电池均衡充电电源

为了提高锂离子电池组的充电效率,采用分时复用技术设计并研制了一种限压脉冲恒流的新型均衡充电电源。充电电源包括控制模块、高速脉冲产生模块、分时复用信号产生模块、恒流源模块和保护电路模块,并结合高速模拟比例-积分-微分(PID)反馈,达到对每节电池充电电流的独立调节。软件设计方面,采用数字离散化的Ziegler–Nichols PID控制算法,减少了电池组特性的不一致性,达到对每节电池均衡充电,从而提高了电池组的使用寿命。利用该充电电源对四节24 V/24 Ah的锂离子电池组进行充电测试,实验表明该充电电源充电电流稳定度优于4×10-5A,线性度优于99.97%,保证了锂离子电池组快速充电。     

电压检测电路对锂离子电池组的影响

对锂离子电池组中的电压检测电路进行了分析,设计了一种实用的电压检测电路.通过10只锂离子电池组的循环寿命实验,验证了电池组中单体电池随着循环的进行,差异变大;通过提高输入阻抗的方法,研究电池组循环寿命,结果表明:检测电路的设计应该考虑对电池组一致性的影响;提出了在实际应用中,减小电压检测电路对电池组的影响的方法.     

动力磷酸铁锂电池产热特性研究

分析了锂离子电池的产热机理,并且对不同温度条件下的动力型磷酸铁锂(LiFePO_4)电池的充放电热特性进行了研究。通过对整个锂离子电池组系统的产热特性进行分析计算,同时对GBS-LFMP100Ah型号的磷酸铁锂电池在5、15、25和35℃下的电压在充放电过程中随时间的变化及电池组内部温度与不同环境温度之间的关系的研究得出:锂离子动力电池在25℃时的充放电性能相对于35、15和5℃更好,环境温度的升高会导致电池组内部温度升高,电池组性能下降;通过理论分析与实际实验结果对比,得出影响电池组温度升高的原因,为今后锂电池热管理系统研究及工程设计提供了依据。     

锂离子电池组合前后的特性研究

为更好地使用锂离子电池组,更精确地估算电池的荷电状态(SOC),对锂离子电池组合前后进行了常温4.0 A充放电、常温7.5 A放电、-20℃下4.0A放电以及55℃下4.0A放电等实验测试.实验结果显示:锂离子电池成组后的充放电特性有所下降,电池组总容量下降为单体电池的90%左右,SOC偏低,工作电压的下降速率在放电末期急剧上升,可达平台区的50倍.对电池组的一致性进行了分析,得出锂离子电池成组时应充分考虑单体电池的一致性;在估算SOC时,采用电池组参数和单体电池参数相结合的方式.     

锂离子电池组的一致性及影响因素研究

以明确锂离子电池组一致性对使用寿命的影响为目标,详细分析了电池组一致性和使用寿命之间的关系,重点讨论了影响锂离子电池组一致性的因素,在此基础上提出提高锂离子电池组一致性的方案。结果表明:提高单体电池的一致性、科学的电池分选制度以及优异的电池管理系统是确保电池组一致性最重要、最有效的三种手段。     

堆积方式对锂离子电池组温度场的影响分析

锂离子电池凭借其性能优点在各方面都得到了大量应用,但其在应用过程中热量的产生是一个必须注意的问题,它不仅影响锂离子电池的性能,也产生安全问题。基于此,用有限元分析软件ANSYS对锂离子电池组进行了温度场分析,研究了不同堆积方式对电池组温度场的影响。结果表明堆积方式对锂离子电池组的温度场有着明显的影响,方形电池组在堆放时应尽量避免堆积成正方体。     

基于LabWindows/CVI的BMS测试系统设计

随着大型锂离子电池组的逐步应用,电池组模块化设计成为了热点,而模块化的BMS(电池管理系统--Battery Management System)的性能测试目前还没有成熟的设备可用.为了检测电池组模块BMS的性能,设计了一种基于LabWindows/CVI技术的BMS测试系统,采用RS-232接口,由上位机模拟总体控制系统对模块BMS进行控制操作,并对模块BMS上报的数据进行分析,指示电池组的工作状态和故障预警信息.此测试系统可辅助锂离子电池组模块的开发,具有一定的实用价值.     

磷酸铁锂锂离子电池SOC的电流脉冲探测

在不同荷电状态(SOC)下,研究磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池对充放电电流的响应程度,确定几组响应最强烈的电流.将电池组在实际装车运行中该电流下的脉冲数据与电池管理系统中的数据对照,作为辅助方法对当前计算的SOC进行校正,然后采取合适的策略对电池组均衡.试验证明,电池组的容量提高了10％以上.     

一种面向电池组均衡策略的评价体系

为了降低锂离子动力电池组在制造与使用过程中产生的不一致性对电池的影响,电池管理系统通常配有均衡模块。为客观对比不同均衡策略的实际效果,面向锂离子动力电池组,提出一套评价体系,并以耗散型策略、分级均衡策略与铅酸电池中转均衡策略为例进行对比分析。分析结果表明,所提出的评价体系能有效指导均衡策略的选择。     

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。     

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。     

便携式锂电池组单体电压在线主动均衡系统

针对锂电池组充放电过程中的单体均衡问题,基于实时单体参量高精度检测与快速反馈调节原理,设计并实现了一种便携式锂电池组单体电压在线主动均衡系统。该系统在蓄电池组使用过程中的实时采集电压、电流、温度等电池参量,通过蓄电池组总电压给单体充电的方式,实现了蓄电池组各个单体过充、欠充、过放、过温条件下单体问的均衡,系统整体尺寸为160＊60＊105mm,配备于蓄电池组进行在线均衡调节。实验结果表明,该系统能够实现9只单体的实时主动均衡,尖峰电流均衡响应时间在300s左右实现各个单体之间的电压不平衡度低于5％,达到蓄电池组现场应用中实时主动均衡进而保证安全供能的目标。     

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。     

电动汽车动力蓄电池组不一致性统计分析

国家863计划电动汽车重大专项及北京绿色奥运规划将对电动汽车发展起到重大推动作用。通过电动公交车的运行试验,对电动汽车用动力电池组不一致性表现形式和形成原理进行了研究,重点讨论了电池组的电压不一致性,对不一致性分布规律进行了总结,指出了电压不一致性与使用时间的关系,确定了其理论正态分布的基本参数,并检验了理论与实际分布的接近度。提出了在使用中防止电池组不一致性扩大的措施。     

锂离子电池组容量差异辨识方法研究

电池组中普遍存在的不一致性问题,是制约电池组可用容量的重要因素之一。电池组内电池单体参数的差异性是描述电池组性能的重要指标,其中容量差异直接与电池组可用容量和优化控制等息息相关。文中对充电电流变化时电压曲线可进行简单缩放进行合理假设。基于该假设,建立一种快速容量差异辨识的方法,并从多种角度分析验证该方法的合理性和适应性。采用容量增量分析法修正SOC和内阻造成的估算误差。将该方法应用于具有较高电压采样精度和宽SOC工作范围的电池组充电数据上,基础算法误差低于2.5%,经修正后辨识误差可小于1.5%。该方法可以用于描述电池组内单体容量的不一致性,为电池组的均衡和维护提供参考。     

基于Buck-Boost电路的能量转移型均衡方案

提出了一种基于Buck-Boost电路的新型均衡电路,实现了锂离子串联电池组充放电均衡。根据均衡能量流向,采取两种不同的均衡策略:电池组放电时,均衡能量由电池组向组内荷电状态(state of charge,SOC)较低的单体电池转移;电池组充电时,均衡能量由电池组中SOC较高的单体电池向电池组转移。以单体电池开路电压在线估计为基础,运用开路电压法估算SOC,选取SOC值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,对6节串联的磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验。实验结果表明,该方案可以有效减小单体电池间的不一致性,提升电池组的整体性,同时提高了电池组充放电容量。     

基于放电平台期的Wkmeans退役锂离子电池分选方法

针对退役锂离子电池单体之间由于生产过程及后续工作环境的不同产生的不一致性差异对分选后电池成组性能的影响,提出一种基于放电平台期参数的锂离子电池分选方法.以磷酸铁锂电池为研究对象,通过研究电池组不一致性的影响因素确定聚类的指标,进而进行放电实验,得到电池的电压、电流、容量等时序数据,并通过固定电压窗口的方法得到放电平台高...     

电动汽车动力电池均衡系统的设计和试验

针对成组前电池单体初始性能差异和使用过程中差异的放大等不良问题,考虑到主动均衡和被动均衡的优缺点,提出了一种电池单体之间采用主动均衡,电池包之间采用被动均衡的新均衡方案。系统以单体电池端电压和电池包端电压作为控制目标参数,根据电池单体的ε值和电池包的δ值与设定的阈值进行比较来控制场效应开关管和三极管的开闭,进而实现主动均衡和被动均衡。实验结果表明,均衡系统在充电、放电两种状态下都能够起到均衡效果,从而说明了均衡系统的有效性,达到了设计的目的。     

电动汽车电池组连接方式研究

为了了解电动汽车电池组连接方式对电池组使用性能的影响,通过大量的电动汽车运行试验,对电动汽车电池组的连接方式进行了研究。建立了电池组连接模型,并重点分析讨论了不同连接模型对电池组连接可靠性和电池不一致性的影响,提出了合理的连接方式选择原则。