锂离子电池充放电机械压力特性研究

软包锂离子电池在充放电期间因为锂离子的脱嵌使得电池表面产生形变进而形成机械压力。通过对软包锂离子电池施加一定预紧力后进行正常与滥用的充放电试验研究，揭示电池表面机械压力的变化特性规律。结果表明：在正常充电阶段，电池表面机械压力逐渐增大，在正常放电阶段，电池表面机械压力是一个逐渐恢复的过程；在滥用的过充电与过放电阶段，电池表面机械压力均表现出先缓慢增大后迅速增大(dF/dt>>0)的现象。针对过充电和过放电电池表面机械压力迅速增加的特点，进一步基于滥用特性提出锂离子电池热失控预警电压的确定方法和锂离子电池放电截止电压的确定方法，为软包锂离子电池的安全性设计和电池管理系统中过充电、过放电提供理论依据与方法指导。     

高功率锂离子电池放电倍率对容量影响的研究

锂离子电池比能量高，循环寿命长，具有高稳定性，已应用于各个领域。研究高功率锂离子电池放电倍率对容量的影响，对不同放电倍率的高功率锂离子电池进行容量测试，明确高功率锂离子电池的容量衰减问题，得到不同倍率下循环使用后高功率锂离子电池的容量和电压曲线。采用混合功率脉冲特性方法对高功率锂离子电池内阻进行测试和计算，分析结果表明，高功率锂离子电池在高荷电状态下内阻伴随放电率的提高而减小，在较低荷电状态下内阻则呈现出一定的复杂趋势。通过研究，可以促进高功率锂离子电池的应用。     

磷酸铁锂电池老化后的产热规律研究

锂离子电池的热安全性是制约电动汽车发展的重要因素之一,探究其产热特性是锂离子电池热管理的基础。而在现有的研究中,多忽略了电池老化对产热的影响,故以某圆柱形Li Fe PO4电池为研究对象,建立电化学-热-老化耦合模型,探究不同充电倍率以及环境温度对电池老化后产热特性的影响规律。结果显示,保持放电倍率恒定,以不同的充电倍率循环后,充电倍率越小,电池老化越严重,老化后的放电产热功率越高;环境温度越高,电池老化速率越快,放电产热功率越高,4000次循环后,313 K条件下的电池放电平均产热功率比283 K高约8.5%。     

锂离子电池智能检测与化成系统设计

本文提出一种针对锂离子电池检测和化成过程的新型智能化系统.该系统着眼于解决传统检测和化成方法的低效率和高误差率,成功将锂离子电池的检测和化成两个独立系统合二为一,提高了系统的稳定性和可靠性.本文介绍了该系统的结构原理图,硬软件部分组成,实践证明能够在实际应用中大大提高化成的效率和分选的一致性.     

基于CY68013A的多通道USB锂离子电池测量系统

为对锂离子电池生产制造过程中各特性参数进行测量分析,设计一种以CY68013A芯片为核心的测量系统。该系统可实现锂离子电池充放电多参数的实时测量和分析处理,对便携式电子设备的自动测试研究与应用具有一定的参考价值。     

电动汽车动力电池在线监测系统

研究了电动汽车电池的在线监测系统,结合电池的放电特性图和电池热模型,给出了动力电池剩余电量相应的数学表达式.随后介绍了在线监测系统的硬件设计,并且开发了带标定功能的软件监测界面.最后给出了相应的实验数据,证明了监测系统的可靠性和实用性.     

锂离子单体电池热特性仿真分析

在电动汽车行驶时,电池组持续发热,电池组内部会集聚大量的热,从而导致电池的工作温度超过正常范围,造成了一定的安全隐患。鉴于此,选取了一种电动汽车常用的锂离子电池组作为研究对象,对其单体锂电池热特性进行了仿真分析,并探讨了其散热性能。结果表明:锂离子电池最佳工作温度为298~313 K,并且单体放电倍率为2C时,就达到了电池温度的工作极限范围,需要进行快速散热处理。     

锂离子等新型动力蓄电池成组应用技术和设备研究最新进展

锂离子等新型动力电池关键技术、关键材料和产品研究都取得了重大进展,推广应用的条件已日趋成熟.但由于充电、放电和维护管理等成组应用技术研究严重滞后于电池技术的发展,致使新型动力锂电池发生部分电池过充电、过放电、超温和过流问题,造成成组动力锂电池使用寿命缩短,甚至发生燃烧、炸裂等严重安全问题.成组动力锂电池的安全性已经成为制约其推广应用和产业发展的关键问题.为解决上述问题,在现有研究基础上,研究成功了"基于极端单体电池充放电控制技术"和"动力蓄电池综合管理系统",为动力锂电池的安全应用奠定了技术基础.通过在国家"863"和北京奥运电动汽车示范运行项目中的应用情况表明,由上述技术构建的动力锂电池系统可有效防止发生过充电、过放电、超温和过流问题,为动力锂电池系统安全应用提供了先进实用的技术解决方案.     

基于扩展卡尔曼滤波的车用锂离子电池SOC估算

锂离子电池荷电状态(SOC)作为电池重要的内部参数之一,为电池管理系统(BMS)功能实现提供了重要依据。车用锂离子电池为典型的非线性系统,使用锂离子电池时的过充电、过放电、瞬间大电流以及温度等因素都会让电池特性发生不可逆转的变化。以卡尔曼滤波为理论基础,结合复合电池模型,提出基于扩展卡曼滤波的锂离子电池SOC估算方法,添加与电池温度有关的容量校正模型以及和库仑效率有关的电流效率模型,实现对SOC估算校正。并通过仿真进行了验证,证明该模型具有精度高、抗干扰能力强的优点。     

基于电化学-热耦合模型的锂电池热源分析

锂离子电池在使用过程中的产热情况会影响电池性能。以磷酸铁锂电池为研究对象,建立了三维电化学-热耦合模型,模拟了不同放电倍率下锂离子电池的平均温度及内阻变化情况,分析可逆热与不可逆热对电池产热的影响。随着放电倍率的增大,电池平均温度升高,内阻变大,电池外部与内部温度场呈不均匀化;可逆热与不可逆热是影响电池产热的主要因素。     

基于PIC单片机的锂电池测试平台设计

为考察锂电池在使用过程中的性能变化,设计了一款基于PIC单片机的锂电池测试平台。该测试平台分为对称的四路,能连接8块锂电池。测试平台能实现对锂电池充放电过程中的数据采集。使用该测试平台对锂电池进行循环充放电试验,得到了锂电池在不同状态下的电流、电压以及持续时间等充放电特性曲线。试验表明锂电池在0.385C-0.52C充电电流大小附近时,它在充放电过程中才能达到最佳性能;试验同时表明锂电池在循环充放电过程中寿命近似成线性变化。为电子产品的可靠性使用提供了保障。     

基于DSP控制的锂电池快充电路研究

针对锂电池充电速度需要不断提升,而不同种类锂电池最佳充电策略不同的问题,对锂电池充电电路、充电方法等方面进行了研究,对不同充电电路的优缺点进行了归纳,提出了一种基于DSP28035控制的锂电池快充电路,可用于单体锂电池快速充电方法研究。用DSP28035采集电池电压电流对其进行了数字闭环控制,电路具有6 V~30 V的宽范围输入,Buck降压变换器用于电池充电,Boost升压变换器用于脉冲放电去极化,电池充放电电流均精确可调。改变DSP的程序可实现CC、CV、CCCV以及阶梯恒流充电、脉冲充电等多种形式的充电。利用Matlab/Simulink进行了仿真,并制作了充电样机,进行了锂电池充电测试。研究结果表明,该电路结构简单、控制方便,能够进行各种充电策略测试,能够实现过流、过压、过温保护,电路稳定性好、可靠性高。     

电动汽车锂离子动力电池健康状态在线诊断方法

随着电动汽车的快速发展,高比能锂离子电池的衰减问题日益受到关注,其健康状态是耐久性管理的核心参数,对延长电池寿命提高系统可靠性至关重要。以三元材料锂离子电池为研究对象,基于正负极的开路电压模型,描述正负极和全电池的匹配关系并在全新电池尺度上重构其开路电压-荷电状态曲线,分析正负极匹配关系在电池经历各种老化模式后的演变特性,从而在全新电池尺度上重构老化电池的开路电压-荷电状态曲线,并据此提出了改进的锂离子电池老化模式无损定量诊断方法,克服了现有方法必须以电池的真实开路电压-荷电状态曲线为诊断依据的局限性,从而更加适用于实车在线应用。采用扩展卡尔曼滤波算法,从电池动态电流工况放电数据中辨识开路电压随放电容量的变化曲线,并使用所提出的老化诊断方法拟合该开路电压曲线,可以定量分析电池遭受的正极材料损失、负极材料损失和可用锂离子损失。在此基础上,提出电池最大可用容量的估计方法和真实开路电压-荷电状态曲线的辨识方法,结果表明,在动态工况下容量估计误差在1%以内,开路电压-荷电状态曲线的方均根误差在6 mV以内。该方法应用于电池组,可以实现电池组内各单体电池的最大可用容量和荷电状态一致性估计。     

基于ICL7107的锂电池保护板漏电流测试仪

据统计,锂电池保护板漏电流过大,约占总量的3‰左右。针对锂电池保护板漏电流过大将引起电池存储寿命缩短,严重时可损坏电池的问题,利用集成电路ICL7107,设计了锂电池保护板漏电流快速检测仪,并详细介绍了该测试仪的工作原理。实际应用结果表明,该测试仪可对锂电池产品质量进行有效地监控。     

锂电池与超级电容混合电动汽车系统在环综合测试

利用超级电容的功率密度高及可大电流充放电等特点,提出并设计了锂电池与超级电容双能源电电混合动力系统,建立了基于交流电力测功机的混合动力系统在环综合测试台架。采用70.4V/40A·h的磷酸铁锂电池组与48.6V/165F超级电容模组进行混合,并设计了基于综合测试台架的后向工况测试流程。最后采用UDDS动态工况,完成对基于模糊PID控制的双能源能量管理策略系统的在环测试。测试结果表明,通过混合结构及能量管理策略,锂电池组的充放电电流均限制在1C范围内,超级电容承担大部分电流波动,保护了锂电池组。     

基于HEV的磷酸铁锂电池剩余电量计量方法的研究

在研究混合动力电动汽车磷酸铁锂电池放电特性的基础之上,提出了基于磷酸铁锂电池工作电流、工作温度和工作电压的混合动力电动汽车动力电池剩余电量计量方法,建立相应的数学模型,并在Matlab/Simulink软件中进行了磷酸铁锂电池剩余电量计量方法的仿真分析.仿真结果表明,与SOC法相比,基于磷酸铁锂电池特性的相对剩余电能量法可以直接反映电能量随电池工作电流和电压的改变而变化的关系,尤其是在电池工作电压变化比较大的阶段,其Km值与SOC值平均相差7%~23%.     

基于安时积分和无迹卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估算方法研究

基于Thevenin等效模型建立二阶RC等效电路模型，通过混合脉冲动力功率特性测试实验获取电池脉冲放电数据，进行电池等效电路参数辨识。为弥补锂离子电池荷电状态在90%~100%区间时电池模型参数辨识拟合误差而引起其估算误差的缺陷，综合采用安时积分与无迹卡尔曼滤波估算电池荷电状态。使用硬件在环仿真测试平台及环境模拟测试平台进行电池管理系统设计，在不同工况下对电池进行荷电状态估算，结果表明荷电状态估算误差范围为-1.5%~1.0%，该方法估算精度较高，效果理想。     

基于3D打印技术的石墨烯基三维电极设计制造研究进展

锂离子电池因其较高的能量密度、稳定的放电平台和安全的使用环境被广泛应用于航空航天、汽车、可穿戴柔性设备等领域。目前锂离子电池的研究主要集中在薄电极（<50 μm）的设计制造,其较低的单位面积负载（<5 mg·cm^-2）严重制约了面积比容量。因此厚电极的制造（100~500 μm）将成为未来高比能量电池的研究热点。3D打印技术因其可定制化成型复杂电极结构的优势,在厚电极制造领域具有广泛的应用前景。综述了3D打印成型工艺在石墨烯基三维厚电极领域的研究进展,分析了相应3D打印工艺的成型特点（墨水性能、成型精度、适用范围）和工艺难点,展望了石墨烯基三维厚电极3D打印的发展趋势,提出了基于凝胶电解质的全电池成型工艺,为新一代高性能锂离子电池的研制提供新思路。     

基于PLC和MCGS的锂电池生产线涂布控制系统设计

涂布是锂电池生产技术中最重要的环节,而涂布机的稳定运行以及极片最终的工艺要求都直接和涂布机的电气控制系统有关。锂电池生产线涂布控制系统对速度和位置等参数的控制要求很高,故选用变频器对放卷、牵引和收卷电机在整个前进过程的速度进行控制,选择伺服驱动器来完成背辊、涂辊的推动和调刀电机的定位控制和速度控制,保证了系统的灵活性、可靠性。经试验,系统能满足锂电池涂布工艺要求。     

基于ANSYS的电动汽车动力电池温度场的研究

针对电动汽车动力电池在各种工况下的温升以及电池成组后温度场分布问题,应用有限元软件Ansys,对电池0．3C、1C放电至截止电压时的温升进行热仿真分析;对成组电池0．3C放电至截止电压进行了温度场仿真;对电池单体,分析了在电池上添加散热肋片时电池的温升。结果显示：随着电池放电倍率的上升,电池的温升越高,电池内外的温度不均匀性越大;电池成组后放电时会产生热量聚集现象,使位于中间位置的电池温度进一步上升;散热肋片能使电池最高温度下降2℃左右,但由于电池包中电池间隙太小导致其增加散热效果不明显。