锂离子电池开路电压温度系数研究

根据Bernardi简化生热模型,可逆反应热的大小对电池的发热量有着重要的影响。文章从Bernardi简化生热模型出发,以方形铝壳磷酸铁锂系电池为研究对象,测试电池单体不同环境温度下,不同SOC下的开路电压,通过对数据的整理、分析、转换以及拟合得到了不同SOC下的可逆反应热。     

基于改进扩展卡尔曼滤波算法的SOC估算

在电动车、储能系统和移动设备等领域中,电池管理系统是保障电池组性能和安全性的关键技术之一,而电池荷电状态（SOC）估算是其重要的组成部分。文章重点针对18650型号的磷酸铁锂电池（单体电池）SOC估算展开研究和设计,首先选择双阶远程控制（RC）模型作为电池模型,通过电池容量标定实验、开路电压（OCV）-SOC标定实验、混合功率脉冲特性（HPPC）实验确定了双阶RC模型的各个动态参数,在MATLAB/Simulink中搭建动力电池仿真模型,验证了所选模型的可靠性。然后,为了解决单体电池SOC估算精度和成本等问题,以扩展卡尔曼滤波（EKF）算法为基础提出了一种改进方法,即在预测第k个时间步的误差协方差矩阵时,引入了时变渐消因子,在更新方差Q和R时引入自适应分子。最后,通过不同循环工况对提出的算法进行仿真分析,结果显示,提出的算法提升了SOC估算的精度,实用性强。     

电动汽车用锂离子电池生热速率模型

首先在考虑锂离子电池极片中反应电流密度、活性物质浓度等参数空间差异的前提下,建立了电池热生成速率的数学模型。然后基于模型对锂离子电池在不同充放电电流和荷电状态(SOC)下的生热速率进行了仿真。结果表明:可逆热与非可逆热的生成速率均随充放电电流的增大而增大;SOC的变化主要影响可逆热的生成速率,对非可逆热的生成速率则无显著影响;锂离子电池在相同SOC和电流下进行充放电时,非可逆热的生成速率基本相等且均表现为放热,可逆热的生成速率也基本相同但分别表现为吸热和放热。最后在Arbin台架上测量了锂离子电池以不同电流进行恒流充电、恒流放电和循环交替充放电时电池温度的瞬变过程,并与相应工况下电池温度的仿真结果进行了对比。结果表明:所建立的生热速率模型能合理模拟锂离子电池温度的动态变化;锂离子电池持续进行充放电时可逆热对电池的温度变化有较大影响,尤其在电池充放电电流较小时更为明显,但锂离子电池在某一SOC附近交替充放电时可逆热对电池的温度变化则无明显影响。     

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。     

基于容量增量曲线与充电容量差的电池组微短路诊断方法

目前还没有一种有效的手段针对处于前期演化阶段的锂离子电池微短路进行检测，为此本文提出了一种基于电池充电容量增量（IC）曲线和充电容量差（DCC）变化规律的微短路故障诊断方法。首先确立锂电池短路故障与充电容量增量的关系，利用小波变换对IC曲线进行降噪，得出在不同电流倍率和温度下IC曲线最高峰（ICPV）与电池荷电状态（SOC）唯一对应。然后提出利用充电容量差DCC描述存在内短路的故障电池与正常电池的SOC差异，并据此得出锂电池微短路的量化方法。最后通过仿真分析与实验验证表明，在不同工况下循环测试均可获得电池微短路的量化信息，且诊断最大误差均小于8.12%。     

新能源汽车动力电池包生热量仿真分析

某车型电池包箱体空间较小,电池单体的散热效果受结构限制,在极端工况下极易产生电芯高温热失控问题进而影响行车安全。因此在该电池包设计过程中,电芯堆叠热设计就显得极为关键,文章采用Matlab仿真程序,基于戴维南单体电池模型和HPPC测试,完成了某新能源汽车电池包热生热量仿真分析,对比了25℃与40℃环境温度下电池单体在不同工况下的生热性能,为三维电池包热仿真提供必要的输入条件。     

磷酸铁锂电池温升特性的研究

介绍磷酸铁锂电池的工作原理和生热特性,通过对锂电池单体三维模型在不同放电倍率下的仿真计算,分析放电倍率对电池温升特性的影响,最后通过锂电池单体试验验证单体三维模型的可行性。     

连接片阻值对电动汽车用动力电池性能的影响

鉴于单体电池间连接片的阻值和极柱的位置影响单节电池的性能,基于Matlab/Simscape开发了单体电池模型,并利用此模型和以电阻模拟的连接片构建了单节电池模型,仿真分析了连接片阻值对单节电池性能的影响。结果表明,连接片的存在使与极柱相连的单体电池最先达到电池管理系统设定的放电截止电压,以致影响电池的性能;与极柱相连的单体电池的率先老化导致与其相邻的单体电池出现过放电的现象,影响单节电池的安全性。最后,设定各单体电池SOC间最大偏差为0.05,对不同并联电池数目的单节电池进行仿真,得出连接片与电池欧姆内阻阻值的合理比例。     

考虑老化的电动汽车退役锂电池SOC在线估计

为提高电动汽车退役锂电池在梯次利用中的安全性,需要准确及时获取退役电池在使用过程中的荷电状态（SOC）参数值。由于退役电池不断老化会引起容量较快衰减,严重影响SOC参数的估计精度,所以文章提出了一种考虑退役锂电池容量衰减的SOC在线估计方法。经过混合脉冲功率（HPPC）和动态应力测试（DST）循环工况的试验测试,证明了所提方法能够在不同使用工况下准确和实时估计退役锂电池的SOC,并且最大估计误差均小于2%。     

基于FFRLS-EKF联合算法的锂离子电池荷电状态估计方法

针对现有基于电池恒定参数模型的SOC估计方法忽略了工况和SOC对电池模型参数的影响而导致SOC估计误差偏大的问题，本文提出一种将带有遗忘因子递推最小二乘算法与扩展卡尔曼滤波算法相结合的联合SOC估计方法。该方法先利用FFRLS算法在线辨识电池等效电路模型参数并实时修正电池模型，再利用EKF算法和实时修正的电池模型估计电池SOC。实验结果表明，本文所提的SOC估计方法能有效减小电池模型参数变化所带来的SOC估计误差。在脉冲放电、脉冲充电和动态应力测试实验中，最终电池SOC估计的最大误差分别为1.01%、0.87%和1.59%。     

试验循环工况下混合动力车用镍氢电池组温度场研究

在镍氢电池生热理论的基础上,根据混合动力汽车试验循环工况获得的充放电电流计算得到电池的生热功率,建立了电池组散热系统的散热模型。应用计算流体力学方法对电池组的温度场进行了数值模拟仿真分析,并进行了混合动力汽车试验循环工况下镍氢电池组的温度场试验。结果表明,模拟值与试验值吻合;电池组具有良好的散热效果,可满足混合动力汽车在生热、散热方面对镍氢电池的使用要求。     

动力电池热特性参数研究综述

动力电池的电性能、安全性和循环性能都与电池的工作温度密切相关.在一定的散热条件下,动力电池的温度主要取决于其本征产热和比热容热物性参数特性.上述热物性参数可通过等温量热法(IBC)和绝热量热法(ARC)进行精确的量化测试.主要从测试原理、模拟场景、测试样品尺寸、数据分析过程和测试结果5方面,针对上述2种测试方法的异同进...     

纯电动汽车动力锂电池SOC估计策略综述

电池管理系统(BMS)采用了防止电池过放电和过充,提供电池均衡控制,能够实现新能源汽车动力锂电池的最佳利用和保护。电池管理系统实时精准估算电池电荷状态(SOC)是提高电动汽车续航里程和延长寿命的关键。然而,SOC不能直接测量,动力电池的充、放电又是一个复杂过程,导致目前现有的SOC估算策略很难精确地估算出实时在线SOC值。因此,如何提高SOC估算精度是当下BMS领域的研究热点。本文通过对各种SOC估算方法进行文献综述,分析和总结各个SOC估算方法的原理及优缺点,提出SOC估计策略未来发展趋势。     

Fuel consumption of fuel cell hybrid vehicles considering battery SOC differences

Fuel cell hybrid vehicles (FCHVs) have become one of the most promising candidates for future transportation due to current energy supply problem and environmental problem. Fuel economy is an important factor in FCHVs. In order to properly evaluate the fuel economy of an FCHV, the initial battery state of charge (SOC) and the final battery SOC have to be identical so that the effect of the battery energy usage on the fuel economy is neglected. In the simulation or in the real driving, however, the final battery SOC is usually different from the initial battery SOC, and the final battery SOC often depends on the power management strategy. To consider the difference between the two battery SOC values, the concept of equivalent fuel consumption is presented by two methods. One is based on the relationship between delta SOC and delta fuel consumption, and the other is based on the optimal control theory. Two rule-based power management strategies for an FCHV are presented, and for each strategy, the fuel economy is evaluated based on the two methods. The characteristics of the two methods are discussed and compared, and the superior one is selected based on the comparison.     

基于遗传算法系统效率优化的PHEV电量保持模式控制策略

为了提高插电式混合动力汽车（PHEV）在电量保持下的燃油经济性,并解决插电式混合动力汽车在运行过程中动力元件效率对系统能量利用率影响的问题,制定了系统效率最优的控制策略。以PHEV关键动力部件的测试数据为基础,建立发动机、驱动电机、无级变速器（CVT）以及动力电池等关键部件的效率数值模型,并考虑了温度及荷电状态（SOC）对动力电池充放电功率的影响。设计以混合动力系统效率最优为适应度评价函数,将CVT速比、发动机转矩作为优化变量,以车速、加速度和SOC为状态变量,在动力性指标的约束下,运用遗传算法进行迭代寻优,PHEV的系统效率在第20代左右收敛于全局最优值。同时发动机转矩和CVT速比通过多代遗传进化,较快收敛于最佳值。将相关优化结果与车速、加速度拟合成相应的三维控制数表,综合数值建模和试验测试数据建模的方法,基于MATLAB/Simulink搭建插电式混合动力汽车整车控制策略仿真模型,采用新欧洲行驶循环工况进行仿真验证。结果表明：插电式混合动力汽车在电量保持模式下,利用遗传算法优化的系统效率最优控制策略相比优化前,动力电池SOC运行更为平稳,CVT效率有所提升,驱动电机及发动机转矩分配更为合理;百公里燃油消耗量从优化前的5.2 L降至4.5 L,燃油经济性提升了13.5%。     

基于不同热管理方案的动力电池低温动力性研究

动力电池在低温环境中功率特性变差和充放电效率下降是制约电动汽车发展的因素之一。为提升动力电池低温动力性,基于AMESim的1D仿真模型对不同热管理方案下动力电池目标功率的持续时间进行了研究。结果表明,动力电池预加热方案在一定程度上提升了动力电池低温动力性,但是预加热方案不仅受预加热电量来源、动力电池初始SOC以及环境温度的影响,还会在动力电池初始SOC较高时造成电量浪费;动力电池预加热+行驶加热方案不仅能提升动力电池低温动力性,还可以避免动力电池在初始SOC较高时进行预加热造成电量浪费。通过不同热管理方案下动力电池低温动力性的研究,对电动汽车低温行车过程中热管理方案提供一定的指导。     

锂离子电池多因素动态生热率模型

为提高生热率模型的仿真精度,基于Bernardi生热率模型车用锂电池实际应用,提出建立多因素动态生热率模型.首先,综合考虑温度、荷电状态和充放电倍率对Bernardi生热率模型的参数动态影响;其次,利用实验数据建立融合多种影响因素的动态内阻和动态温熵系数的数学模型,将这两个数学模型代入Bernardi生热率模型构建多因...     

车载动力电池液体冷却非线性优化方法研究

电动汽车动力电池散热需求会受到外部环境温度、风速和负载电流变化等因素的影响,如果不及时散热,动力电池的温度会迅速攀升,进而影响电动汽车的驾驶性和安全性。基于此提出一种锂离子电池非线性冷却优化方法。首先,通过对锂离子电池生热、散热机理分析,建立考虑传热系数随冷却液流速变化的锂离子电池集中热模型,通过电池特性测试试验确定电池内阻和熵热系数等热物性参数,并与AMESim模型对比,验证模型的有效性。然后,基于电池冷却系统非线性和易受负载电流变化影响的特征,提出一种考虑电池冷却系统的稳态特性以及参考变量前馈功能和闭环反馈消除静态误差机制的非线性冷却优化方法,并对其稳定性和鲁棒性进行研究。仿真结果表明:在NEDC-HWFET-US06组合工况下,非线性冷却优化方法调节下的电池温度与目标温度的最大偏差较PID方法减小了0.8 K,并且冷却过程的能耗降低了6.3%,具有更好的调节效果。     

混合动力发动机与动力电池冷却余热双向循环预热

为了提高并联式混合动力汽车发动机和动力电池低温生存能力,探索发动机与电池冷却余热资源的利用新途径,提出了一种基于余热再利用的发动机和动力电池双向循环低温预热的新方法.建立发动机和动力电池余热数值模型,定量分析和研究余热系统的温升特点与温度分布状况,揭示了发动机与动力电池余热的传热规律,设计了基于相变材料的自动双向热控装...     

基于超声测量及神经网络的锂离子动力电池SOC估算

准确地估算电动汽车动力电池的荷电状态(State of Charge,SOC)对电动汽车的安全驾驶和及时充电至关重要.基于超声测量和神经网络提出一种动力电池SOC估算方法.该方法对动力电池施加一个超声波脉冲,超声信号经过电池后得到反馈脉冲波,并以反馈波形的峰峰值作为神经网络的输入来建立模型,从而对动力电池SOC进行估算...