锂离子电池简化电化学模型理论误差分析研究

准确的电池模型是电池状态估计和能量管理的基础。锂离子电池电化学模型描述电池内部机理,具有物理意义明确和准确度高的优点。目前,常用的电化学模型为P2D伪二维电化学模型、SPM单粒子模型和SPMe考虑电解质动态的单粒子模型。其中,P2D模型的精度最高而计算量最大,而简化模型SPM或SPMe的计算效率高,但存在模型简化产生的误差。为探究误差的产生机理,首先比较SPM、SPMe和P2D模型的电极电流源、固相浓度和液相浓度,然后从平衡电势、过电势、液相浓差极化电势、液相欧姆压降和端电压对简化模型进行了误差分析,并指出误差传递路径。结果表明,电极电流源是模型端电压误差产生的根源,液相正负极欧姆压降和负极平衡电势误差是端电压误差的主要来源。上述结果可为SPM和SPMe模型的误差补偿方法设计提供理论依据。最后还提出了模型端电压误差补偿建议。     

基于铅酸动力电池组供电的电压源型逆变器-牵引感应电机传动系统的稳定性研究

建立了铅酸动力蓄电池组供电的电压源逆变器—牵引感应电机驱动系统的周期系数线性模型，基于Lyapunov稳定性理论，分析了各恒速点的周期开关模式电气稳定性因素。仿真研究表明，铅酸动力蓄电池组的动态内阻变化对感应电机驱动系统的速度稳定区域变化影响显著，动态内阻越小越能够扩大系统速度稳定区域。感应电机的定子电阻增大有利于系统稳定性，转子电阻减小能够扩大系统速度稳定区域，励磁电感变化对系统稳定性影响很小，转差率越大系统稳定性越差。因此，合理选择设计感应电机驱动系统电气参数，能够扩大系统速度稳定区域，乃至整个速度范围保持稳定。这有助于在诸如电动车辆的工程应用中，避免电气传动系统振荡现象的发生。     

串联混合电动汽车辅助功率单元输出控制

为使串联混合电动汽车的辅助功率单元和动力蓄电池的功率混合可控,由等效电路分析辅助功率单元的的电压、电流和功率三种输出控制方法,并同时提出了一种速度分级式功率控制算法。通过dSPACE原型控制器,调节电控柴油发动机的转速和无刷交流同步发电机的励磁电流,实现了辅助功率单元的三种输出控制方法。实验结果验证了三种控制方法分析的正确性,其中电压控制法最不易实现辅助功率单元和动力蓄电池的输出功率混合。速度分级式功率控制有效解决了发动机转速和发电机转矩控制的耦合问题,使辅助功率单元和动力蓄电池各自独立或联合为负载提供功率。     

Fuzzy Model for Estimation of the State-of-Charge of Lithium-Ion Batteries for Electric Vehicles

A fuzzy model was established to estimate the state of charge (SOC) of a lithium-ion battery for electric vehicles. The robust Gustafson-Kessel (GK) clustering algorithm based on clustering validity indices was applied to identify the structure and antecedent parameters of the model. The least squares algorithm was utilized to determine the consequent parameters. Validation results show that this model can provide accurate SOC estimation for the lithium-ion battery and satisfy the requirement for practical electric vehicle applications.     

电动车辆感应牵引电机DTC驱动系统的设计和开发

研究和开发电动汽车三相感应电机驱动装置的直接转矩 (DTC)驱动控制系统 .采用低成本数字信号处理器 ,通过软硬件模块化结构 ,运用程序测试实现感应电机无速度传感器直接转矩全数字实时控制方案的可行性 .通过测试程序实验证明整个控制系统的硬件接口功能正常和软件的可实现性 .测试电机时 ,采用基于空间矢量脉宽调制的变频控制技术 ,电机能够正常运行 ,但以18r/min运行时 ,转矩脉动大 .在已建立的感应电机无速度传感器直接转矩控制理论基础上 ,展开其在电动汽车上的应用研究 ,侧重在转矩响应的快速性、平滑性和稳定性 ,这有利于提高电动车辆的动力性和经济性 .     

电动汽车能量存储技术概况

叙述了电动汽车能量存储技术的发展 ,说明了不同类型电动汽车对动力电池的要求不同 ,着重分析了动力电池 (包括铅酸电池、MH Ni电池 ,锂离子蓄电池和ZEBRA电池等 )技术现状以及优缺点。铅酸电池比能量低 ,技术成熟 ,价格便宜 ,在电动车辆中应用普遍。镍金属电池 ,特别是MH Ni电池 ,比能量和比功率较高 ,实现了商品化 ,目前已经作为铅酸电池的可替代动力电池。锂离子蓄电池是动力电池的发展热点 ,与前两种动力电池相比 ,具有更高的比能量和比功率 ,寿命长 ,是一种绿色环保电池。此外 ,对燃料电池、超级电容器和飞轮电池作了扼要介绍。动力电池的发展与电动车辆的需求密切相关 ,目前混合电动车辆发展迅速 ,其辅助动力电池需要高比功率特性 ,以提高车辆的动力性和经济性。     

锂离子电池热物性参数测量方法综述

锂离子电池的比热容和导热系数是电池热管理系统建模、仿真与控制的必要的热物性参数,是决定模型性能的关键因素。采用参数集总平均方法计算的电池热物性参数依赖电池的化学物理成份、机械结构、材料尺寸和制造工艺等,其准确性和适应性存在问题。通过文献调查,归纳总结锂离子电池的比热容和导热系数的测量方法及其影响因素。分析表明,电池比热容和导热系数常采用独立的试验进行测量,可分为标准仪器(程序)法和自制测量装置法,成本、复杂性、测量误差存在差异。电池比热容和导热系数受到包括电芯材料、形状、容量、SOC、SOH和温度等的影响,比热容与电池形状密切相关,而导热系数受到SOH的影响更严重。测量锂离子电池的热物性参数的方法应具有可重复标定、低成本、装置体积小、结构简单和影响因素充分考虑的特点。     

System modeling and dynamic analysis of ISG hybrid power shafting

A system model is established to analyze the dynamic performance of an integrated starter and generator (ISG) hybrid power shafting. The model couples the electromechanical coupling shaft dynamics, the bearing hydrodynamic lubrication and the engine block stiffness. The model is compared with the model based on ADAMS or the model neglecting the bearing hydrodynamics. The bearing eccentricity and the oil film pressure have been calculated under different hybrid conditions or at the different motor power levels. It’s found that the bearing hydrodynamics decreases the calculation results of the bearing peak load. Changes of the hybrid conditions or the motor power have no significant effect on the main bearing, but have impact on the motor bearing. A hybrid power system composed of a 1.6L engine and a 45kW ISG motor can operate safely.     

ISG型混合动力系统轴系动力学性能分析

为了探讨ISG型混合动力系统轴系的动力学性能,建立了包括机电耦合轴、滑动轴承和发动机缸体在内的混合动力系统轴系数学模型,依此模型对混合动力系统动力学性能进行分析,计算了机电耦合轴扭振频率和曲拐应力分布,同时计算了一个工作周期内不同混合动力工况下滑动轴承的偏心率和油膜压力.通过对计算结果的分析表明:机电耦合轴的混合动力改造不会在发动机工作转速内出现扭振共振;混合动力改造后的机电耦合轴强度不满足要求,需要优化设计和重新校核;混合动力工况不会明显影响混合动力系统轴承的偏心率和油膜压力;根据机电耦合轴电机端轴承的油膜压力和偏心率可以优化电机轴承以及电机的选型和设计.