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。     

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。     

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。     

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。     

锂离子电池不一致性综述

锂离子电池是电动汽车的关键部件之一,电池组作为电动汽车的供能部分,对整车性能起到决定性作用.本文首先剖析了电池一致性的产生机理及其表现形式.其次,针对锂离子电池安全性、使用寿命以及容量衰减等方面的问题,从电池不一致性评价方法和改善不一致性的措施展开分析.电池不一致性评价方法主要有单参数评价、多参数评价、动态特性评价的一...     

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。     

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。     

基于改进DBSCAN的异常电池识别

单体电池间的性能差异是影响动力电池组使用安全性的主要因素之一,为识别电池组中一致性差的电池,即更容易发生危险的异常电池。文章在常规DBSCAN算法的基础上进行改进,针对其对输入参数敏感的缺陷,提出一种基于数据分布特性自适应确定MinPts参数和Eps参数的改进DBSCAN算法。将改进DBSCAN算法用于电池一致性分析,并利用电池充放电数据设计相关实验进行验证,验证结果表明所提出的算法异常电池识别效果良好。     

磷酸铁锂电池SOC的电流脉冲探测研究

在估算动力电池SOC的方法中,累计误差和自放电等因素的存在一直是准确估算电池组整体SOC的一大障碍.文中在不同SOC状态下,通过研究电池对不同充放电电流的响应程度,确定几组响应最强烈的充放电电流,并在电池组实际装车运行中抓取该电流条件下的脉冲,在龟池管理系统(BMS)中与实验所得数据进行对照,作为辅助方法对当前计算的S...     

新能源电池包通讯与控制技术研究

随着新能源汽车越来越普及,新能源汽车电池包通讯以及控制技术也越来越成熟,本文介绍了新能源汽车电池管理系统的组成以及与其他模块的功能结构,并简要概述了交流电充电系统控制逻辑的基本原理,进一步阐述了电池包通讯以及控制技术的重要意义.     

基于老化仿真的电动汽车新型双源电池系统全生命周期成本研究

为了降低换电技术的实施难度和成本,提出一种采用"部分换电"思路的电动汽车新型双源电池系统。通过合适的控制策略,在保证动力平稳输出的情况下,调整电机功率以匹配主、副电池包的端电压,实现供电电池包的灵活切换。为探究双源电池系统的老化规律以及验证其在全生命周期成本上的优势,匹配"大主电池包+小副电池包"和"小主电池包+大副电池包"2种双源电池系统方案,设计具有代表性的城市、城郊和高速等行驶场景以及工作日、休息日的出行和充电方案;采用AutoLion-ST软件建立双源电池包和相同总容量的单个大电池包的电化学老化机理模型,嵌入到AVL/Cruise搭建整车仿真平台中进行联合仿真。研究结果表明:虽然所提出的双源电池系统相比单个大电池包在相同工况中的放电倍率和深度更大,导致老化速率略有加快,但由于双源电池系统中主、副电池包的利用率更高,其全寿命里程之和相比单个大电池包方案反而有17%以上的提升;结合电池梯次利用模型和近年来电池价格的统计结果对全生命周期成本进行计算,认为双源电池系统方案在保证换电运营商获得一定盈利空间的情况下,可以降低全生命周期总拥有成本。     

基于相变与液冷耦合的电池热管理系统研究

电池组在高环境温度下以高倍率放电时,电池组温度过高、温差大,极易引发安全问题。笔者针对这一问题设计了一种新的耦合式电池热管理系统。以采用纯石蜡冷却模型作为初始模型,首先探讨不同膨胀石墨质量分数的复合相变材料对于电池组热性能的影响,得出:在30℃的环境温度下,电池组以4C倍率放电时,采用EG质量分数为12%的复合相变材料对电池组进行冷却最优。在最优复合相变材料的基础上引入液冷系统,构建克里格近似模型,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对耦合系统寻优,得出的预测结果精度较高误差最大仅为0.21%。利用算法寻优得出的最优解与初始模型相比,电池组最高温度下降5.29℃降幅为11.46%,最大温差下降0.12℃降幅为54.09%。结果表明:相变材料与液体冷却耦合热管理系统对电池组控温效果显著。     

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。     

电动汽车动力电池均衡方法研究

针对电动汽车动力电池包中单体电池性能差异造成的不良影响，探讨了几种均衡技术。研究了集中均衡，以及分散均衡中的隔离式均衡和非隔离式均衡方法。分析了集中均衡系统和分散均衡系统的适用场合。通过集中均衡器对NiMH电池包的均衡实验，表明均衡不但能缩小电池电压的差异，还能提高电池包的放电容量。     

纯电动汽车电池包轻量化设计综述

纯电动汽车因其清洁、无污染的特性,成为各国研发的重点方向。其电池包是整车的核心部件,起承载和保护动力电池组的关键作用,其结构设计的轻量化是汽车轻量化、提升续驶里程的关键途径。电池包服役过程中需承受来自地面的各种冲击载荷,箱体结构的强度、刚度及安全性等均会对电池包性能产生影响。通过总结不同品型电池包在结构设计、材料选用、静态特性和动态特性 4个方面的性能参数,从这 4个方面比较了不同轻量化设计电池包对材料的性能要求,评估了不同材料的轻量化效果,为选用合适的轻量化材料用于电池包的结构设计提供参考和理论指导。     

超级电容与蓄电池并联使用对混合动力公交车的改进

介绍一种超级电容器组与蓄电池组并联系统.该系统应用于混合动力公交车,使之在加速和减速时的能量损失最少,减小蓄电池损坏,延长蓄电池使用寿命.     

某新能源汽车复合材料电池包轻量化设计

电池包是电动汽车的动力源,其中下箱体及模组安装板是电池包的主要承载部件,采用碳纤维复合材料代替原不锈钢材料对下箱体及模组安装板进行轻量化设计。上箱体兼顾到制造成本问题,使用原不锈钢材料。结果表明,采用碳纤维复合材料的电池包在满足力学性能的同时,相比于原不锈钢材料,电池包重量指标得到了较大的改善。     

基于CAN总线的分布式动力电池管理系统

根据所选用的单体镍氢电池的特点，以及荷电状态SOC均衡方法来确定电池包参数测量点的数量。针对测量点数数量多的情况，设计了一个基于CAN总线的分布式电池管理系统BMS，给出了系统及其各个组成单元的功能和结构，讨论了工作原理，通过实验确定镍氢电池包的最大充放电速率。     

液冷和冷媒直冷动力电池包冷却性能数值分析

采用数值模拟的研究方法，对比分析了某纯电车型在高速超速以及驱动耐久工况下动力电池包采用液冷和冷媒直冷两种方案的冷却性能，研究结果表明，对于高速超速工况，相对于液冷方案，采用冷媒直冷电池包温度降低了约10%；对于驱动耐久工况，采用冷媒直冷方案电池包温度降低了约 16%，与此同时，电池包均温性也有所改善。在相同工况条件下，动力电池包冷媒直冷的冷却性能优于液冷。