温度对磷酸铁锂电池性能的影响

主要从放电容量、放电中值电压、放电能量三个方面研究了低温阶段(25℃至-20℃)与高温阶段(25℃至60℃)两阶段温度对磷酸铁锂电池性能的影响,同时还对比了低温(-20℃)充放电与常温充电低温放电两种情况下放电容量,最后考察了48V/180Ah电池组(15串)在充放电过程中电池组内不同区域的温度场分布情况。实验结果表明:对于实验的样品,低温对电池影响较大,-20℃是其低温坎;高温下电池性能变化不明显,温度50℃以上,电池性能开始下降,推荐使用温度范围0℃～50℃;常温充电相比低温充电其放电容量仅提升10%;电池组在使用过程中,最内部的单体与最外面的单体温度差异可达12℃。     

基于剩余充电电量的锂离子电池组容量快速估计方法

针对传统锂离子电池组容量确定方法存在的效率低、能耗高且只能离线应用等问题,提出一种基于电池剩余充电电量的锂离子电池组容量快速估计方法。首先,基于充电电压曲线一致性原理,以电池组内率先充电至充电截止电压的电池单体电压曲线为基准,通过电压曲线的平移缩放与线性插值计算出各单体电池的剩余充电电量与剩余充电时间,从而实现各单体电池的荷电状态(State of Charge, SOC)在线估计,在此基础上实现电池组容量的快速估计。其次,在电池单体模型的基础上建立电池组的仿真模型,并在全SOC区域上对模型参数进行分段辨识。通过所建立的仿真模型得到电池组的充放电曲线,并对电池组容量进行估计。最后,对4个单体串联而成的电池组进行充电试验。研究结果表明:仿真容量与估计容量误差为1.2%以内,验证了所提出的容量快速估计算法的有效性;利用所提方法估计出电池组容量与试验得到的电池组容量的误差为2.61%;该方法根据电池充电曲线的平移与缩放即可在线估计出电池组容量,可应用于新电池组容量的在线快速估计,能在保证3%估计误差的基础上将检测效率提高到传统方法的2倍以上。     

电动汽车锂电池组充电均衡控制方法研究

锂电池组是电动汽车的主要驱动能源,然而尚不成熟的电池均衡充电技术成为制约电动汽车普及化的最大瓶颈。本文针对锂电池组中因单体电池性能差异造成能量不一致性的不良影响,以各单体电池电压为控制变量,提出一种基于模糊控制的锂电池组充电均衡控制方法。并通过MATLAB仿真分析得出:在充电均衡过程中,利用模糊控制方法调节PWM的占空比,电池组能够较好地完成各单体电池间的能量均衡,证明了该方案的可行性。     

电池组均衡电路的真正作用及新方法

能否使用电池组的全部容量对于用户和电池制造商都具有重要意义。目前的“均衡”电路只对电池组充电有效,即能充到全部容量,但放电均衡电路稀少、复杂、昂贵且不具备实用性,各单体放电其实处于“裸奔”状态,其压差数据完全依赖于各单体出厂时的品质参数一致性。本文以满足实用性、工艺性、成本限制、用户接受度为导向,提出一种由大电流开关器件逐个切除已放电完毕的衰减单体的电路结构,具有简单高效、低成本的特点。     

考虑电动公交在途特性的电池状态梯次划分

电动公交电池容量衰减造成里程焦虑增加、服务可靠性降低、电池资源浪费等问题。因此,评估和发现电动公交实际运营过程中影响电池健康状态的关键因素并划分电池状态尤为重要。基于电动公交长时间实际行驶过程中的充放电数据,结合安时积分法与最小二乘拟合建立电池容量估计模型,并据此计算各充放电片段的电池健康状态。进一步考虑电动公交在途特性,从电池组充放电属性、车辆行驶工况、公交营运状态3个角度提取可能影响电池健康状态的相关因素,并采用因子分析法将影响因素组合为12个影响因子,使用随机森林回归构建电池健康状态预测模型,从而根据预测结果的准确性反推获得各影响因子的重要度。最后考虑不同影响因素的重要度,利用加权聚类算法梯次划分电动公交电池健康状态为4个类别,下降梯度分别为-0.013 6、-0.011 9、-0.003 4、-0.002 8,并通过对比研究发现了同一条线路不同梯次的车辆电池组在放电深度、速度标准差、最大加速度和刹车次数等影响因素上的差异。研究结果表明:车辆荷载、电池电流释放情况、车辆行驶中速度的变化、电池的使用时间、线路拥挤状况以及电池充电深度大小对于电池健康状态的影响程度较大,而在公交营运状态相同条件下,驾驶人的行为对电池健康状态衰减程度有着较大影响。     

电池管理系统的均衡设计

通过对电池管理系统中被动均衡和主动均衡的效果比较,阐明主动均衡可以大大减小电池组中单体电池一致性的差异,从而提高电池组的使用效率。     

电池组单体并联充电电路

本文介绍一种使用大电流固态开关转换单体串并联连接的充电电路,在电池组放电时各单体处于串联状态。需要充电时,各单体即转换为并联状态,接入单路充电机即可保证全部单体处于相同电压下,杜绝了衰减单体过充的可能。     

一种基于Sepic-Zeta混合斩波电路的动力电池组双向高速均衡器研究

本文提出一种基于Sepic-Zeta混合斩波电路的动力电池组双向高速均衡器,该均衡器在电池组3种不同的工作状态下采用不同均衡拓扑电路和均衡控制策略。电池组充电状态下,均衡电路等效为Sepic斩波电路,选择电池组中能量最高的单体电池作为Sepic斩波电路的输入端进行均衡放电,均衡放电电流连续;电池组放电状态下,均衡电路等效为Zeta斩波电路,选择电池组中能量最低的单体电池作为Zeta斩波电路的输出端进行均衡充电,均衡充电电流连续;电池组静置状态下,选择电池组中能量差异性最大的单体电池进行均衡放电或均衡充电,其对应的等效电路为Sepic或Zeta斩波电路。该均衡器拓扑电路原理简单,均衡电路容易实现,均衡能量易控制,均衡电流连续、可控,因此均衡速度快、均衡效率高。最后,搭建锂离子电池实验平台进行电池组3种工作状态下的均衡实验,验证了该方案的可行性。     

纯电动汽车动力电池均衡技术分析

纯电动汽车所采用的动力电池组是由多个单体电池组成的。在目前的电池制造技术水平下,纯电动汽车的蓄电池虽然是同一型号、同一规格,但各蓄电池的电压、内阻及容量等参数存在差别。单体之间的性能差异在蓄电池整个生命周期里不可避免的存在,组合成多节串联电池组后,在充放电过程中的不一致会导致单体电池由于过充、过放而提前失效。这不仅缩短了动力电池的使用寿命,而且会因为单体电池的内阻增大和有效活性物质减少而使动力电池充放电能量转换效率下降和输出功率降低,并导致电动汽车的动力学下降。     

一款电动汽车用锂离子电池循环过程中的性能研究

以一款市售的40Ah三元离子电池为研究对象,研究其在充放电循环过程一致性的变化、高低温放电性能以及倍率充放电性能。结果表明,随着循环次数的增加,样品的容量一致性变差,低温特性和倍率充电性能变差,而高温放电特性和倍率放电性能基本无衰减。     

一种电动汽车动力电池组动态匹配均衡器的设计与实现

围绕新能源汽车动力电池组充放电过程容量不均衡、电池组整体性能下降这一关键科学问题开展研究。在升压斩波电路和Cuk均衡器的基础上,设计出了一种可根据荷电状态差异程度来动态调节单体电池充放电的优先匹配顺序、高均衡效率的新型均衡器。试验表明,新型均衡器有效提高了动力电池组的整体性能,对完成高效均衡具有一定的实际应用价值。     

SOC不一致的电池并联性能研究

此文从实验角度考察了当SOC状态不一致的两电池(0%/100%)并联时并联搁置阶段、放电阶段以及放电结束后的静置阶段的干路电压及支路电流变化情况,并比较了并联充放电与单体单独充放电的放电容量间的差异。实验结果表明:当开路电压相差较大时,其接触时的瞬间电流非常大,此情形可能会对电池造成伤害,因此应尽量避免开路电压相差较大的电池直接并联;在并联搁置时,电压较高的电池会对电压较低的电池进行充电,起到自我均衡的作用;并联恒流放电过程中,经过并联单体的支路电流不断变化;并联放电结束后,两电池之间仍然在相互充电以达到电压平衡;无论并联整体放电还是并联后单体单独放电,其容量均与单体独自放电容量相当。SOC不一致电池并联不会对容量产生不利影响。     

蓄电池常见充电方式特点及注意事项

1 定流充电 定流充电是指蓄电池充电时自始至终以恒定不变的电流进行充电,该电流是用调整充电装置的办法来达到. 1.1特点 此充电方法有较大的适应性,可以任意选择和调整充电电流.因此,可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电(如新蓄电池的初充电、使用过的蓄电池的补充充电以及去硫充电等).特别适用于用小电流长时间的活化充电模式,对由多数电池串联的电池组充电,且有利于容量恢复较慢的蓄电池的充电.     

电动汽车锂电池组高效主动均衡的研究与测试

电动汽车车载动力锂电池组在动态循环工况下的不一致性问题会严重降低电池组的整体性能。为此设计了一种基于宽压双向DC/DC的锂电池组主动均衡系统,实现任意单节或相邻多节电池间的高效能量转移。系统包括开关阵列选通单元、双向DC/DC单元和超级电容储能单元等。以各单节电池实时电压为均衡变量,开展均衡策略研究,并搭建了电池组主动均衡系统测试台架,对电池组在静置和恒流充电两种状态下进行均衡测试。结果表明:所提出的主动均衡方案可快速改善电池间的电压不一致性,均衡过程中能量转移效率可达83%以上。     

基于多层均衡的电动汽车锂电池组均衡优化设计

电动汽车动力电池组由于生产和运行工况等不同,会使组内电池的电量不一致,进而造成电池组使用寿命降低、安全风险增大等一系列问题。论文针对这些问题,在传统电感主动均衡方案的基础上提出了一种多层均衡方案。这种方案第一层以电池荷电状态（SOC）为均衡参数,高层则以电池工作电压为均衡参数,通过多层均衡系统的综合作用来达到电池组间的能量转移。在该方案的基础上,以八个电池为例建立了Simulink仿真模型,并进行恒流充电、静置和恒流放电三个工况的仿真测试。经过仿真测试,在上述三种工况中各电池的SOC随着时间会逐渐趋于一致。仿真结果表明,该方案在充电、静置、放电工况下都能有效完成能量转移任务,对电池组进行了电能的均衡,证实了该方案有效性。     

锂离子电池组不一致性及其弥补措施

现有的动力电池技术水平下,电动汽车必须使用多块电池构成的电池组来满足使用要求。由于同一类型、规格的电池在电压、内阻、容量等方面的参数值存在差别,使其在电动汽车上使用时,性能指标往往达不到单体电池的原有水平,严重影响其在电动汽车上的应用。本文对电池组内不一致性产生的原因进行深入分析,并针对生产、配组、使用、维护等过程提出弥补不一致性的措施。     

电动汽车电池相关问题探讨

分析了电池组在电动汽车上应用存在的安全和价格问题。价格和电池组的寿命有关,而寿命由电池组内单体电池的一致性决定,单体电池一致性同样决定了电池的安全性。电池管理系统可以有效提高电池充放一致性,因此解决电池管理系统成了电池组使用的重中之重。文中同时提出了电池组安全性设计五开关。     

电动汽车低温充电性能的研究与分析

本文以纯电动汽车为研究对象,开展了集体样车与同一样车的充电性能分析试验,通过试验数据结果,对整车充电控制策略、影响充电性能的关键技术指标等相关内容进行分析。试验结果表明:在低温环境下所有样车都可以正常启动交流充电,而在低温与常温车辆充电电量衰减比、充电时间衰减比略有差异;在同一样车的充电性能分析试验中,分析了低温与常温条件下充电电流趋势、电池输入电流、电池温度、最大充电电流的不同。     

基于SOC多模块变压器电池组主动均衡技术研究

针对纯电动汽车动力电池单体间以及电池模组间的均衡速率和均衡效率问题,设计电池单体串联和电池模组串联电路来研究电池单体间和电池模组间充放电时的均衡速率和均衡效率,电池单体间采用电感式和多模块变压器式的主动均衡方式,电池模组间采用多模块变压器主动均衡方式。在MATLAB/Simulink软件环境下分别搭建相应的仿真模型,以电池荷电状态（SOC）为均衡控制变量,采用“均值-差值”控制策略进行仿真实验。仿真结果表明,串联电池单体采用多模块变压器均衡时间是电感式均衡时间的3倍;电池组间均衡时底层单体电池SOC通过电感式均衡快速保持一致,顶层电池模组通过变压器同时充放电,使得电池组SOC保持一致。将单体均衡采用电感式,模组采用多模块变压器式均衡应用于车载多电池箱均衡中有助于提升均衡速率和均衡效率。     

车用镍钴锰三元锂离子电池过放电后的性能实验研究CSCD

锂电池过放电后会诱发内短路,短路电池单体搁置过程中会存在一定的自修复现象。为了对电池过放电的特性进行进一步的研究,以获得过放电电池的电特性,本文以过放电后的镍钴锰(Li-NiCoMnO_2,NCM)三元锂电池单体为研究对象,过放电后搁置100 d,再对电池进行20次循环充放电试验和静置试验。实验结果表明,搁置过程中电池单体的容量有衰减;无论过放至何种程度,过放电后的NCM锂电池单体在搁置100 d的前后对比中,内短路程度降低,内短路阻值变大,漏电流变小。搁置后的循环寿命实验表明,过放电程度越大的电池单体衰减速率越快。这些过放电后电池单体的性能变化规律有助于更深入地了解锂离子电池单体的特性,同时,也有助于电池短路电阻辨识算法的验证。