新能源汽车动力电池锂沉积现象研究

文章主要研究新能源汽车动力电池在低温以及快充条件下电性能的衰减与伴随产生的锂沉积现象。通过模拟低温快充测试条件,对电池进行充放电处理;再对电芯进行物理拆解,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、气相色谱质谱联用仪等材料分析手段对电芯电极片进行锂枝晶的形貌、金属元素价态和气体成分的分析。基于电芯的电性能与材料层级现象之间的关联研究,有助于从机理上理解电池电性能的表现。文章通过优化电池监测的控制条件,发展一种无损检测的技术方案,用于监测动力电池由于产生锂沉积而导致的性能衰减,以及时预警安全隐患来提高电动汽车的安全性。     

三元锂离子动力电池过充行为特性实验研究

本文中以电动车用额定容量为30 A·h的三元软包LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)锂离子动力电池单体为研究对象,研究其在不同充电倍率条件下的行为特性。结果表明,锂离子电池过充过程可分为4个阶段;电池表面最高温度位置不是固定不变的;在大部分测试时间内,最大温差(MTD)都小于1℃;充电倍率对锂离子电池过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,而过充测试时间和测试结束时的荷电状态(SOC)随着充电倍率的升高而降低。本研究为富镍锂离子动力电池的安全性设计和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供了参考。     

纯电动汽车驱动电机与电动附件的综合能量管理策略

针对动力电池在低SOC、低温等工作条件下输出功率较小,难以同时满足车辆动力性、安全性和舒适性的功率需求的问题,对动力电池的功率输出特性和电动附件对整车动力性的影响进行了研究。在此基础上,提出了一种综合考虑动力性、安全性和舒适性的纯电动汽车驱动电机和电动附件的能量管理策略。该策略以电池放电功率与驾驶员需求功率的关系为判断条件,将纯电动汽车能耗系统的工作状态分为正常、一级欠功率和二级欠功率3类,并针对能量管理较复杂的一级欠功率工作状态,提出了"特殊工况安全优先,非特殊工况协调控制"的解决方案。仿真结果表明,该能量管理策略在低SOC、低温等工作条件下既优先考虑了整车安全性又兼顾了动力性和舒适性。     

新能源动力电池维修技术项目介绍(三)——北汽-中车行动力电池维修校企合作

<正>（接2023年第3期）（2）电池单体组成及非一致性原因电池单体电芯出现非一致性（不均衡）的原因之一是动力电池电芯制造工艺水平、制作材料决定动力电池单体电芯本身存在一定的差异。其二是伴随着动力电池的使用，充、放电次数，车辆使用环境，以及充、放电方式的不同，导致即使是同一规格、型号、容量的电池，也会出现单体过充、过放、内阻增加、活性下降的现象。进而导致动力电池能量转换效率下降，输出电量降低，大大缩短动力电池的寿命，影响整车的正常运行（图23）。     

基于PMP的Plug-in柴电混合动力汽车油耗与排放最优控制策略

综合考虑电池和SCR催化器在低温环境下的工作特性,针对低温下温度对Plug-in柴电混合动力汽车性能的影响,提出最短时间控制和燃油消耗最少问题。以SCR起燃温度和电池正常工作温度时间最短为优化目标,以电池温度、电池荷电状态(State of Charge,SOC)和SCR催化器温度为状态变量,利用极小值原理求得最优控制策略。通过仿真对比规则控制策略,分析了在不同低温条件下基于庞特里亚金极小值原理(Pontryagin’s Minimum Principle,PMP)的最短时间和最少油耗与排放优化控制策略对整车油耗和排放的影响。     

一种适用于低温环境的锂离子动力电池充电方法

采用电池的一阶RC等效电路模型对低温充电过程进行分析,提出一种适用于低温条件的锂离子电池多阶段恒流充电方法。以三元聚合物锂离子电池和磷酸铁锂电池作为对象,分别在0℃和-10℃条件下进行常规恒流-恒压与多阶段恒流充电方法的测试与对比分析。试验结果显示,与常规恒流-恒压充电方法相比,采用多阶段恒流充电方法,0℃和-10℃条件下,两种电池的充电时间明显缩短,充入电量显著提高。     

低温工况下电动汽车电池热管理系统优化

随着电动汽车的市场占有率不断提升,汽车制造商逐步将研发重点转向动力电池和智能化控制方向。由于动力电池的化学特性,温度对动力电池充放电性能与安全性会产生较大影响,因此在电动汽车开发中,电池热管理系统的设计具有较高的优先级。基于现存主流电动汽车电池热管理系统结构,结合特斯拉汽车的八通阀热泵系统技术,分析了动力电池的工作原理及其热管理系统的优缺点,同时针对动力电池在低温工况下会出现冷车掉电、续航里程短、充电功率下降等问题,提出了动力电池热管理系统优化方案。     

电动汽车动力电池低温性能研究与应用

电动汽车锂离子动力电池在低温条件下工作时,电池的内阻明显升高、功率和能量急剧下降,导致整车低温下动力性能不足、续驶里程不足、充电受限等问题。通过试验进行了动力电池的低温特性研究,提出了适合整车低温工作的解决方案,通过实车验证,达到了很好的效果。     

混合动力汽车电池系统方案选型研究

从电池系统电压、电池容量、电池系统充\放电功率、电池系统充\放电电流、SOC工作区间等方面,对混合动力汽车电池系统方案的选型进行研究.     

电动汽车电机主动加热技术应用与测试

基于某款电动汽车开发了电机主动加热功能及整车热管理控制系统,并分别通过低温快充、空调采暖试验对电机主动加热功能进行性能测试。测试结果表明,电机在停车、行驶状态下均可作为热源为电池和空调供热,停车状态电机可输出热量约2 kW,加热效率（冷却液吸收热量÷电机损耗功率）仅约70%;低速行车时（32km/h）,虽然电机加热能力提升至2.4 kW,但受壳体散热影响,加热效率降至64%;车速提升至80 km/h,平均加热功率约3 kW,加热效率受传动损耗等因素影响导致计算结果失真。由于电机主动加热的真实效率较低,整车控制系统需限制该功能的应用场景和开启时间,在满足少数、极低温工况下快速升温需求的前提下,防止系统能耗过高。     

汇流排对电池模组温度与电流均衡性的影响分析和实验研究

对某电动汽车电池模组的发热特性进行了热电耦合数值计算,研究了放电倍率、电流进出方式、汇流排接触面积和电流进出位置等对电池模组温度场和电流密度的影响。结果表明:电流放电倍率对温升和汇流排与电池之间的热交换影响较大,高倍率电流充放工况下电池发热分析应该考虑汇流排电热效应的影响。采用电池充放电测试系统对电池模组在不同放电倍率电流工况下的温升情况进行实验研究,在28.5℃的环境温度下,测得最大温升与热电耦合数值计算结果基本一致,说明了数值模拟可很好预测汇流排的温升特性。     

动力电池荷电状态(SOC)估算方法综述

在动力电池管理系统(BMS)中动力电池SOC评估是最为重要的作用之一。系统中的大多数功能都依赖于动力电池SOC评估的结果。所以准确估算动力电池SOC,有利于保护电池,防止电池过充或过放,提高电池的寿命,达到节约能源的目的。文章通过对SOC评估的当前各种方法的分类综述,并介绍了最新的研究成果,提出了SOC未来的发展方向。     

磷酸铁锂动力电池过充安全特性试验研究

对方形磷酸铁锂动力电池进行过充热失控试验,总结出磷酸铁锂电池过充热失控的四个阶段,为电池系统过充热失控的预测与防控提供参考。     

基于电动汽车电池加热器的控制方法优化

电动汽车电池在低温加热过程中,针对加热器的档位频繁切换和由此引发的冲击电流会缩短电池寿命的问题,提出了基于目标加热水温寻找加热平衡档位的控制方法。以目标加热水温为控制目标,由最高档位开始寻求当前条件下的平衡档位,在平衡档位下加热器水温可以长时间控制在目标值附近。对比优化前的实车测试结果,整个加热过程加热器的档位切换次数由33次减少到5次,加热时间也由57min缩短到40min,优化效果显著。     

电动汽车动力电池SOC估算方法浅谈

电池荷电状态(SOC)的估算是电池管理系统的关键技术之一。由于电动汽车运行工况复杂多变,电池SOC的估算受电池温差、充放电电流、单体电池一致性等因素的影响,所以很难精确估算出电池的SOC值。而准确估算动力电池SOC可以实时监测电压的变化,有效防止电池过充或者过放带来的危害。文章首先分析了动力电池SOC估算的影响因素,然后对经典SOC估算方法、智能SOC估算方法和耦合SOC估算方法综述,对比分析了各自的优缺点,最后总结了电池SOC的估算方法并提出展望。     

过共晶活塞

<正> 对于高比功率的汽油机,过共晶合金活塞的制造必须给以特殊的考虑。在生产这些高质量的活塞中,应当优先考虑严格的质量控制和采用金刚石刀具。 众所周知,当今的汽油机比以前的汽油机工作条件更苛刻,并且在温度高得多的工况下工作。数年前,船用、竞赛、以及其他高性能的用途已面对类似的工作负载要求。目前,在活塞制造中过共晶合金已发展到取代过去制造活塞使用的普通亚共晶和共晶合金,这些合金     

基于Radau伪谱法的复合电源电动汽车能量管理策略优化

本文中提出一种基于Radau伪谱法的能量管理策略优化法,利用全局插值多项式对系统中状态变量与控制变量进行逼近,由插值多项式的导数近似动力学方程中状态变量的微分方程,将最优控制问题(OCP)转化为待优化变量的非线性规划(NLP)问题进行求解。以加入惩罚因子的电池寿命模型为目标函数,将复合电源电动汽车中的电池使用寿命(电池可循环次数)与单一电池能量源在NEDC循环工况下对比分析,结果表明,伪谱法优化的复合电源可减小电池组的安时流通,缩小电流、功率波动范围,其电池组功率、超级功率均与需求功率出现了分段的线性关系,且复合电源中电池等效寿命较单一电池能量源提高25.61%,本文中为复合电源的能量管理策略提供了一种快速、稳定的优化方法,为匹配最优系统参数奠定基础,还可作为其他优化策略的评估基准。     

新型混联式混合动力客车实时优化控制策略

为提高城市循环工况下客车的燃油经济性,开展了一种新型混联式混合动力客车匹配控制策略研究。根据该混联系统的结构特点,制定了串联与并联模式间的切换条件及控制规则,通过确定电池等效燃油模型,以各时刻下客车燃油消耗率最小为优化目标,对电池和发动机功率进行实时优化控制。研究结果表明：电池荷电状态在预定的区域内保持平衡,发动机运行工作点处于高效区域内,且整车燃油经济性相对原型客车提高了32.41%,与采用规则控制策略相比提高了13.2%。     

基于PCA-Elman-PSO算法的动力电池低温充电优化

为研究低温下电动汽车电池的充电性能,通过在不同温度下对电池进行充放电试验,获取大量试验数据,分析低温环境下影响电池充电性能的因素。通过PCA算法对众多影响因素进行降维处理,得到主要的影响因素。建立PSO-Elman神经网络模型,用于估计锂离子电池低温充电能耗。基于此基础上,利用PSO算法对传统充电CC-CV充电方法进行优化,在达到充电截至电压前,采用粒子群优化算法得到最优充电曲线的近似值,将充电时的能量耗及充电所用时间作为优化目标构建粒子群优化算法的适应度函数,用粒子群优化算法进行迭代优化。仿真测试结果表明,优化后的充电策略能有效减少锂电池低温充电时间和能量消耗。     

基于电化学热耦合模型的锂离子电池快充控制

现有的锂离子电池电化学机理模型，在快充控制过程中未考虑产热与化学反应之间的耦合关系，导致模型无法准确地描述电池内部的反应和状态。为进一步提高模型的预测能力，须在等温模型的基础上耦合产热模型，为此本文提出一种基于电化学热耦合的快充控制模型。首先将电化学热耦合模型参数进行分类，分析各种参数获取方式并进行精确测量和参数辨识。模型建立后，对模型精度进行验证的结果表明：在不同温度下，模型输出的端电压、负极电位和温度结果都达到了较高精度，说明模型适用于宽温度区间内的快充仿真。同时对模型中反应速率常数和环境温度参数进行了敏感性分析。之后，结合PID控制器对模型进行快充控制仿真，通过负极电位估计值实时调节并优化充电电流，实现了电池在宽温度区间内的无析锂快充电流仿真。最后，模型仿真结果与恒流充电对比验证表明，所提出的快充策略能使电池快速充电，同时避免析锂副反应的发生。