电动汽车动力电池技术现状分析

在当今低碳发展理念下,发展以电动汽车为代表的新能源汽车已成为新趋势。动力电池作为电动汽车的核心部件,其性能指标和经济成本决定了电动汽车的产业化进程。本文介绍了当今国内外主流动力电池技术与发展,重点分析了我国锂离子电池及燃料电池现状和问题,并提出对未来动力电池技术研发方向展望。     

纯电动汽车用动力电池性能评价方法研究

通过分析纯电动汽车用动力电池的放电特性,指出了目前对纯电动汽车用动力电池性能采用恒流放电方式进行评价不能较好地反映动力电池的实际使用性能.以ECE循环工况作为纯电动汽车常用工况,计算了EVERY电动汽车的放电电流特性,并与实验结果进行对比,表明计算结果与实验结果基本一致.在ECE循环工况时,动力电池的放电特性能够基本上反映纯电动汽车在实际使用工况下的放电特性,以该方法建立非恒流放电方式替代目前采用的恒流放电方式对纯电动汽车用动力电池的实际使用性能进行评价将更为有效.     

电动汽车动力电池产业的发展

 动力电池作为电动汽车的核心关键零部件,其技术水平及产业发展对电动汽车的规模化应用意义重大。在研发方面,美国、日本、德国、韩国及中国分别制定了动力电池的国家发展规划,提出了动力电池技术的研发方向和相关指标;在产业方面,锂离子动力电池作为主流技术产品主要应用于纯电驱动汽车(包括纯电动汽车及插电式混合动力汽车)领域,中、日、韩3国电池企业是锂离子动力电池的主要供应商和竞争者,产品涉及不同的材料体系、不同的容量及不同的工艺路线,能量密度范围为89~245 (W·h)/kg,并形成一定的产业规模;在产业未来发展趋势方面,提出了锂离子动力电池预期实现产业化的材料体系及电池单体的相关技术指标,指出了动力电池产业面临的问题,表明在装备、材料、系统集成以及评价方面需要进一步加强。     

纯电动汽车用动力电池电解液的研究进展

综述了国内外纯电动汽车的发展现状、纯电动汽车用动力电池以及动力电池用电解液的研发现状,简单介绍了与尖晶石LiMn2O4和LiFePO4两种正极材料所匹配的电解液,指出动力电池目前存在的一些电化学性能、安全性能等问题,最后展望了动力电池电解液的发展前景.     

电动汽车动力电池转运箱自动化的研究

为解决电动汽车动力电池转运箱自动化程度不高的现状,提出一种新型的电动汽车动力电池转运箱,与传统的电动汽车动力电池转运箱相比,新型转运箱能够与机器人配合实现短时间内的自动取放电池,在一些无法实现自动化的小型配送站,也可以进行手动操作,使更换电池的时间大大缩短,提高了更换电池的效率。新型电动汽车动力电池转运箱可以兼容目前市面上所有类型的电动汽车锂电电池,能够实现电池转运箱的标准化,加快实现全国范围内电动汽车锂电池电池规格统一,从而推动统一的充换电设备标准的建立,为跨地区的充换电服务网络的建设提供了依据。     

电动汽车城市行驶工况构建

通过采集电动汽车及传统汽车的实际行驶数据,使用K-均值聚类法和马尔可夫链理论构建电动汽车与传统汽车城市行驶工况。构建出的城市行驶工况与当下较为流行的传统汽车的行驶工况进行比较。结果表明,电动汽车行驶工况与传统汽车行驶工况的加速度有较大的不同;这是因为电动汽车的电机扭矩响应速度快,低速时可以输出大扭矩。构建出的电动汽车行驶工况还可以作为评价电动汽车的经济性与碳排放的依据。     

电动汽车动力电池信息服务系统

为了确保电动汽车动力的安全运行并提高其故障管理的能力,设计了电动汽车动力电池信息服务系统,通过3G网络实现动力电池系统数据的远程交互,利用网络技术优势,提升系统安全监管水平并降低事故隐患.经试验验证,系统实现了远程数据交换、电池状态预估及历史数据后期处理等功能,传输过程中的丢包率不足2‰.系统在实现动力电池系统实时安全监管的同时,也有利于电动汽车的产品升级及运营管理.     

电动汽车锂离子动力电池分选方法研究

为了改善电动汽车电池组的不一致性,提高电池组的可用功率和容量利用率,以电池的不一致性机理分析为基础,分别对电池进行了传统分选、主因子分选和总因子分选.单体试验计算结果表明,总因子分选方法是最优的.接着在总因子分选结果的基础上运用模糊C均值聚类算法对电池进行了动态特性分选,试验结果表明:此分选方法能有效地改善电池组的不一致性.     

电动汽车用动力电池组SOC的神经网络估计

针对电动汽车用动力电池组的SOC受充放电率、放电历程和温度等因素的影响,传统方法很难建立准确的数学模型,对电池组SOC进行研究,在对动力电池组进行不同工况充放电试验的基础上。建立了电池组的神经网络仿真模型。并分别采用电流输入,电压和电压梯度输入进行了仿真,实现了对电池组SOC的估计。与实验结果对比,仿真结果与实验基本吻合,验证了该方法的正确性。     

电动汽车用锂离子动力电池电感主动均衡系统

研究了一种单体锂离子动力电池电感主动均衡方案,该方案通过相应的开关控制,将高电量电池的多余能量存储到电感中,并通过电感将能量转移到低电量电池中。详细介绍了方案的结构设计、系统仿真及参数选择、优化。以典型车用锂离子电池模块进行均衡方案测试,结果表明,该方案具有较好的均衡效果和较高的均衡效率。     

电动汽车动力电池组液冷散热优化

电动汽车动力电池在充放电过程中快速产生大量的热量,开展高效散热设计有利于提升电池组工作效率及其安全性。采用冷板和电池组相结合的方式进行电池组液冷散热设计,以50℃作为临界最高温度进行研究,结果表明冷板与电池组采用侧面侧方布置时电池表面平均温度最低,温度均匀性较好。满足散热设计对应的相间侧向所需质量流量最小且为0.05 kg/s,而相间上向模型的压降最小。因此,电池组散热设计时可优先选择电池单体与冷板相间布置的结构。     

电动汽车动力性与能耗经济性参数灵敏度分析

建立了电动汽车动力性和能耗经济性的计算数学模型.根据该模型提出了汽车总质量、传动系机械效率、滚动阻力系数和空气阻力因数等参数对电动汽车动力性和能耗经济性影响程度的参数灵敏度计算方法,并对某电动汽车的动力性和能耗经济性进行了参数灵敏度分析.分析结果表明:传动系效率的取值对最高车速、加速时间、加速能耗的影响均较大.研究结果为电动汽车动力系统的参数设计与优化,改善纯电动汽车的动力性和能耗经济性提供了依据.     

电动汽车动力电池健康状态在线估算方法

针对电动汽车动力电池SOH(state of health)的估算问题,提出一种可以在线运行的有效估算方法.其优势在于仅依托电池管理系统实时测量电压、电流等数据,无需离线电池寿命衰退曲线及电池的初始状态,因此更符合电动汽车对于SOH估算问题的实际需求.在电池恒流充电模式下,以Thevenin及OCV-SOC模型为基础,构建以时间和SOH为隐变量的电池模型.基于此电池模型,提出利用NLS(nonlinear least square)初始化GA搜索范围的快速求解算法进行在线参数辨识,得到电动汽车实时的SOH估计值.验证结果表明SOH估计算法具有较好的实用性及较高的估算精度.     

电动汽车锂离子电池低温加热方法研究

为提高锂离子动力电池的低温充放电性能,以锰酸锂80A.h电池单体为研究对象,提出了宽线金属膜的加热方法,并对电池单体进行低温充放电实验,建立电池加热模型,采用等效电池加热实验验证模型的正确性,对233K低温环境下的电池单体进行加热和放电实验.实验结果表明,采用宽线金属膜加热法可显著提高电池的低温性能.     

混合动力镍氢动力电池参数辨识

为实现电池SOC(State of Charge)的精确估计与提高电池模型的精确性,采用等效电路模型PNGV电池试验手册中的标准电池模型,基于辅助变量法和最小二乘法相融合的方法提出了混合动力镍氢动力电池在线参数辨识方法,并利用MATLB/SIMULINK建立电池模型.仿真分析结果显示,所建立的电池模型电压最大误差为4....     

纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真

以某款普及型轿车为改装对象,对纯电动汽车系统进行了设计.根据设计目标对其动力参数进行了理论计算,并对驱动装置合理选型.利用电动汽车仿真软件ADVISOR建立了该电动汽车模型,最后进行了动力性能仿真.仿真结果表明：设定动力参数合理,电动汽车能良好运行,达到了预期期望.     

纯电动汽车动力系统参数匹配及动力性能仿真

根据某款纯电动汽车的动力设计要求,构建其动力系统结构模型和控制策略。在理论分析基础上,对其电机、传动系传动比以及电池进行了参数匹配计算,并利用ADVISOR仿真软件对其进行了仿真分析,结果表明这种动力系统设计方法有效可行。     

混合动力汽车动力电池组参数匹配

动力电池组参数匹配的合理程度决定着电机驱动和再生制动潜能的发挥,同时对混合动力系统成本影响明显。本文研究了混合动力系统在其他相关参数已知前提下的动力电池组参数匹配问题,建立了动力电池组参数匹配体系。基于AVL CRUISE进行了前向仿真,结果表明:所匹配的动力电池组能够很好地满足混合动力城市客车研发需求。     

基于动态规划的电动汽车加速过程优化控制

为提高纯电动汽车能量利用效率,针对电动汽车加速过程,提出了基于动态规划算法的优化控制策略.建立了基于效率图的电机及驱动系统模型和锂离子动力电池组美国新一代汽车合作伙伴计划(PNGV)等效模型,以及整车能源和动力系统的效率模型;构建了整车动力性和经济性的多目标价值函数,采用动态规划算法获得加速过程中优化的电机控制指令路径.基于Matlab平台对城市通勤电动汽车(ECUV)车型进行仿真,结果显示,百公里加速时经济性最优的加速路径能耗降低了22.42%,说明优化的路径能有效提高整车效率减少能量损耗,优化方法可行.