新能源汽车单体锂离子电池三维散热模型仿真

研究采用30个单体磷酸铁锂型电池组成锂离子电池组,经过电池参数选取、设定电池排列与网格划分的模拟环境后,建立单体锂离子电池三维热模型,通过锂离子电池导热微分方程和其物理参数计算完成锂离子电池散热特性相关参数计算,模拟测试新能源汽车锂动力电池散热特性.实验结果表明:锂离子电池最高温度与放电倍率成正比,当放电倍率为2.5C...     

基于模糊PID算法的动力电池液体冷却策略

为防止动力电池组温度过高、温度均匀性差影响其性能和电动汽车运行安全,必须对其采取有效的冷却策略.本文提出了一种基于模糊PID算法的动力电池组直接式液体冷却策略.首先,根据Bernardi生热率模型和牛顿冷却定律,建立了电池内阻随温度变化、对流换热系数随冷却液流速变化的单体电池集中质量热模型.然后,利用冷却液单向流动的温度变化特性递推出电池组集中质量热模型,并对其准确性进行验证.考虑到电池组热模型的非线性和时变特性,设计了基于模糊PID算法的液体冷却策略.最后,将该冷却策略用于电池组冷却系统,仿真结果表明,与传统PID冷却策略相比,模糊PID冷却策略可以缩短系统调节时间、减小电池组温度不一致性、提高抵抗电流扰动的能力,具有更好的冷却效果.     

基于马尔可夫的锂电池组充电均衡控制研究

针对动力锂离子电池组充电后期过程中因单体电池性能差异而造成的可用容量不均衡、使用寿命缩短等问题,改进了一种结构较为简单、能量转移灵活的无损能量转移型均衡电路;提出了基于马尔可夫决策算法的动力锂电池组充电均衡控制方案,对单体电池间能量转移方向进行预测,决策出最优转移路径;通过实验结果分析,均衡效率、均衡效果均明显提高,实现了动力锂离子电池组充电后期过程中的充电均衡,证明了该均衡电路及均衡控制方案的可行性。     

锂离子动力电池包CFD仿真

针对电动汽车锂离子电池包设计过程中需要注意的散热问题,通过对某电池包模块的几何模型进行简化建立相应的计算模型,通过FLUENT仿真,从多个角度分析不同设计方案对电池包散热性能的影响.通过对仿真结果的对比和分析,发现随着电池包进口风速的增加,电池包的散热性能逐步提升;但超过一定速度后,进一步提升进口风速对电池散热性能的提升效果有限.电池叉排比顺排散热性能要好;随着电池间距的增加,电池包的散热性能随之提升,且改变纵向间距对散热性能的影响大于改变横向间距;边界距离对电池包散热性能的影响较大,距离的减小能提升电池包的散热性能.     

电动汽车用锂离子电池模组低温加热仿真研究

针对锂离子电池在低温环境下其放电容量会发生衰退而需要预热的现状,建立了以电加热膜为外部热源的电池模组低温加热仿真模型,对比分析得出三种加热膜布置方案下的低温加热效果.仿真结果表明,当模组的侧面和底面同时布置加热膜时其温度一致性以及使用安全性均效果良好.仿真模型可以用于分析不同加热方案下的预热效果,为电池低温加热系统的开发提供了理论基础与指导思路.     

军用通信电源机组舱通风散热的数值模拟

以军用通信电源机组舱为研究对象,采用了ANSYS／FLOTRAN软件对其通风散热系统进行数值模拟,通过与实验结果相比较,分析了各种空气紊流流动数学模型和对流项各阶分离方案的优劣,并采用最佳的模型和分离方案来模拟机组舱在进风口和抽风口位置改变后的通风散热情况,从而为系统的改进设计和运行提供切实可行的理论基础。     

TC4叶片MPAW焊接修复强化散热过程模拟仿真

TC4钛合金叶片高温下极易与空气中杂质发生反应。针对TC4焊接堆焊修复过程,采用双椭圆移动热源;通过COMSOL软件建立夹具及焊件的动态传热分析模型,并实验验证热源的正确性。通过仿真结果分析模型的传热规律,提出氩气间接强化散热方法;建立氩气流场及夹具温度场的耦合模型,选取焊件上表面的三个截点对比分析高温冷却时间。仿真结果表明,当氩气流速为12 cm/s,温度为20℃时,三个截点的冷却时间平均缩短0.123 s,占总冷却时长4.6%,提高了散热效果。     

矿用防爆柴油机车锂离子蓄电池启动电源系统设计

针对GB 3836.2—2010规定隔爆壳内不能使用有可燃混合物析出的蓄电池的要求,将多个单体锂离子蓄电池串联成组,设计了一套矿用防爆柴油机车锂离子蓄电池启动电源系统;分析了系统的设计要求和结构,详细介绍了系统中电池管理功能的实现。电池管理系统采用LTC6803配合单片机实现对电池组的单体电池电压检测和均衡控制,利用DS18B20温度传感器采集单体电池温度,运用双电流霍尔传感器采集电池组启动电流和充电电流。测试结果表明,该系统运行稳定,电压和电流测量误差远小于煤矿安全标准的规定值。     

加速量热仪在锂离子电池热测试中的应用

利用绝热加速量热仪提供绝热环境,研究了三元软包锂离子动力电池在不同倍率充放电时的发热行为。锂离子电池内部的总热量由可逆的熵变热和不可逆的焦耳热组成。进一步研究结果表明,电池发热量的大小主要由充放电倍率决定:低倍率充放电时电池发热量较小,0.2 C倍率时电池温度上升7.16℃,熵变热有明显的体现;高倍率充放电时焦耳热占主导地位,熵变热几乎可以忽略,1 C倍率时电池温度上升25.63℃。同一倍率下放电过程发热量大于充电过程,放电过程中电池荷电状态为0~10%时,直流内阻突然增大,此处电池发热功率最大。该研究对锂离子电池热管理的散热设计有一定的参考价值。     

基于SOC的串联锂离子电池组均衡策略研究

由于一致性问题的存在,成组电池在可用容量、使用寿命等方面远不及单体电池,电池组的均衡管理对电池的成组使用者有着重要的实际意义.论文就针对锂离子串联电池组的均衡技术进行了研究,首先介绍了电池组一致性问题产生的原因,指出均衡管理的重要意义,分析了锂离子电池组SOC的一致性和基于SOC的均衡策略,详细阐述了基于SOC的均衡技术实现,最终搭建实验平台进行测试,验证了所使用的均衡策略和硬件电路的有效性.     

串联锂离子电池组均衡充电方法研究

目前,制约电动汽车发展的关键难题就是串联锂离子电池组电压不均衡问题,为了提高串联锂离子电池组在充电过程中的电压一致性,设计了一种基于Buck斩波电路的串联锂离子电池组均衡充电电路.基于锂离子电池的特点对系统总体设计进行阐述,提出一种改进的能量转移型均衡电路.阐明了该电路的工作原理,给出了均衡充电电路的控制策略.实验结果表明,该均衡电路可以使单体电池电压在充电过程中得到均衡,改善电池组的充电特性,实现较好的均衡效果.     

基于SOC的锂离子电池组均衡控制

不一致性问题极大地降低了锂离子电池组的整体性能,均衡控制是目前能有效改善电池组间不一致性的唯一办法。在分析了目前主流均衡设计方案的基础上,针对Buck-Boost均衡电路,提出了以锂电池荷电状态（SOC）为均衡对象的均衡控制策略。同时,设计了一种新式的基于双模型自适应扩展卡尔曼滤器的SOC估算方法。实验结果表明,该均衡控制策略改善了电池组间的不一致性,提高了容量利用率。     

基于锂电池SOC的运载火箭供电能源冗余管理研究

目前，在运载火箭领域，给箭上控制系统、测量系统和电磁阀火工品负载各提供一块电池供电，电池故障会导致箭上电气系统工作异常，严重时甚至导致任务失败等灾难性后果； 锂电池具有高能储存密度、使用寿命长等优点，正在取代传统锌银电池应用于运载领域；针对运载火箭领域电池电源无冗余的问题，对锂电池故障诊断进行研究；根据锂离子单体电池SOC估算结果作为电池故障诊断的依据；采用EKF算法提高锂离子单体电池SOC估算的精度；根据故障诊断结果通过电池组拓扑重构完成故障单体电池智能切换，建立了运载火箭供电能源冗余管理系统；经仿真测试满足工程应用要求，提高了运载火箭领域电池的可靠性、安全性与容错能力，对提高运载火箭可靠性安全性有重大意义。     

无监督聚类在锂离子电池分类中的应用

单体电池的一致性,决定了电池组的性能,如何选出性能一致的单体电池又一直是电池组研究中的重点所在。本文采集了100个合格锂离子电池的6项性能指标(老化前后电压、容量、内阻、1C放电平台、电芯厚度),运用主成分分析(PCA)、核主成分分析(KPCA)、随机森林(RF)3种无监督聚类方法,对数据结构进行了研究。结果表明,数据指标之间存在复杂的非线性关系,主成分分析和核主成分分析,均未能形成明显聚类,但随机森林数据在低维空间显然形成4类,任意从中选4个电池组成电池组作循环性能仿真测试,结果显示由由该方法挑选出的单体电池具有较好的一致性。     

基于在线开路电压估算的电池均衡指标研究

开路电压作为均衡指标可以准确反映电池组中单体的不一致性状态,如何在线实时获得开路电压是电池均衡研究的难点之一。使用BP神经网络结合当前工作状态下的电流、电压与荷电状态在线估算开路电压,并以此作为均衡指标在自主研制的BMS算法验证平台采用耗散型均衡方式实现电池放电阶段均衡。实验结果表明：在相同均衡策略下,在线估算的开路电压均衡指标与工作电压均衡指标相比,工作截止时的开路电压偏差近似为初始开路电压偏差的一半,因此能够准确地表征锂电池的不一致性。为电池组均衡指标的选择提供指导,促进电池组均衡技术的发展。     

Design methodology for a dc–dc power conversion system with EIS capability for battery packs

This paper presents a design methodology for a dc-dc power conversion system (PCS) for battery packs. The methodology provides with an optimal design of the PCS and the associated inductive-capacitive filter interfacing the battery pack with the PCS. The PCS adds superior capability over conventional designs, which is performing current and voltage perturbations at the battery terminals for the so-called electrochemical impedance spectroscopy (EIS). This technique is an option for battery state-of-charge (SoC) and state-of-health (SoH) assessment. The design is optimal in the sense that it minimizes volume and system power losses. Such multi-objective optimization is addressed adopting the theory of weighted sum and Pareto front. The methodology is tested through a case study, addressing a lithium-ion battery pack. The offered analyses permit to identify the impact in system performance of diverse design variables such as dc-link voltage for the PCS and its switching frequency.     

LTC6803-4并联级联技术在BMS电压采集中的应用

为满足电压采集的实时性和精确性要求,近年来许多公司相继推出用于电池组单体电压测量的专用芯片,为工程上对电池组电压的测量技术提出了新的思路。超过单片专用芯片所能检测最大电池数时,需要对芯片进行级联来实现电压监测。本文重点介绍LINEAR公司的电池监测专用芯片LTC6803-4并联级联独立寻址技术在多串锂离子电池管理系统电压监测中的应用。     

基于Vmin-EKF的动力锂电池组SOC估计

动力电池组的荷电状态(SOC)是电动汽车能量控制的重要参数.针对串联锂电池组的SOC估计问题,建立电池组的Vmin状态空间模型,电池组内单体电池负载电压的最小值Vmin和电池组的SOC分别作为模型的观测变量和状态变量.应用扩展卡尔曼滤波算法,实现对SOC的动态估计.对模拟电动汽车的实际工况进行电池组放电实验,结果表明,该方法能实时准确地估计电池组SOC.     

Dynamic energy model of a lithium-ion battery

As an electrochemical component, a lithium-ion battery is clearly a multi-disciplinary system. The choice was made to model it via Bond Graph formalism. Although this tool has been developed since the 1970s, the novelty is its application to lithium-ion batteries, which turns the modeling presented here into an original energy approach. The main objective is to develop and validate a lithium-ion battery model that could be implemented in a global system for energy monitoring. However, nearly every phenomenon occurring in the battery is taken into account for a possible ageing or thermal study. In the first part, the energy modeling approach is described. In the second part, the lithium-ion battery operation is explained. In the third part, the Bond Graph model is proposed. At last, experimental validations are presented.