基于液体的动力电池热管理系统性能研究

为延长电池使用寿命,提高电池安全性,需要对电池进行热管理。电动汽车动力电池热管理系统在理论分析、仿真建模、实验验证基础上开展设计工作,综合考虑了电池产热原理、产热模型、发热功率后,确定了基于液体的热管理模式。使用CFD软件对所设计系统进行仿真和分析,并对工程样机热管理有效性进行了实验验证。     

锂离子电池电-热联合仿真平台构建

锂离子电池在充放电过程中各个参数量都会随温度的变化而变化,实时评估锂离子电池的电热特性对电动汽车维护和电网储能运行至关重要。针对实际运行中锂离子电池参数测量不准确、电热传递特性不易获取、操作不便等问题,构建锂离子电池电气模型和热模型,并基于等效电路模型和集中热参数模型,综合考虑电池电-热耦合特性,构建了锂离子电池电-热联合仿真平台。基于仿真平台,通过恒流—恒压—新欧洲驾驶周期(New European Driving Cycle,NEDC)实际工况充放电试验,得到电池温度变化曲线,并通过分析温度与电流、端电压和产热散热特性曲线的对应关系,验证了联合仿真平台的有效性。该联合仿真平台可为锂离子电池电-热耦合特性的理论分析以及电池管理系统的设计优化提供依据。     

光伏电池热电压动态模型及其仿真分析

为了降低光伏电池的建模难度,在光伏电池的等效电路模型基础上,对单二极管模型进行简化。为了兼顾简化模型的精确度,在考虑了引起模型误差的等效电阻等因素后,得出改进的单二极管串联模型——热电压模型,并且在热电压模型中加入环境修正参数,进而得到热电压动态模型。同时为验证该模型的有效性,在MATLAB/Simulink环境下建立仿真模型,对光伏电池输出特性进行了仿真实验和分析,并与光伏电池的四参数行为模型进行仿真结果比较。分析结果表明,在高温度和高光强下热电压动态模型比四参数行为模型更加精确。     

基于温度修正的锂离子电池协同热仿真构架

在充放电过程中电池各项参数都会随自身温度的变化而变化,因此在对电池充放电行为进行仿真时,需根据实时温度对模型参数进行修正。为对电池的这种热电耦合过程准确建模,提出一种联合电路仿真、计算流体力学仿真的协同仿真构架,以此实现对模型参数的实时温度修正。在不同温度、不同电流倍率以及FUDS工况条件下对仿真结果进行实验验证,并提出以交变脉冲工况作为锂离子电池热稳态快速测试方法,进而为动力锂离子电池热管理系统的模拟、设计与优化提供参考。     

冷却和蓄热结合的动力电池组热管理系统模型

针对当前电动汽车动力电池组的相变冷却问题,设计了一种将冷却、导热和蓄热结合的电池热管理系统。创建基于相变材料熔化实验验证的电池组及其热管理系统仿真模型。通过对模型中不同电池间距、不同导热结构、不同蓄热结构的冷却效果模拟,得出了优化模型参数,分析了优化模型在低温情况下的保温效果,验证该结构设计的电池组及热管理系统冷却与保温功能良好。     

光伏电池模型综述

在复杂工况影响下,通过物理实验方法观测光伏电池输出特性比较困难。光伏电池作为光伏发电系统的核心部件,对其建模与仿真,研究不同工况条件下光伏系统的输出特性,是光伏发电系统研究和设计的重要依据,也是研究最大功率追踪算法和故障诊断方法的首选途径。国内外学者对光伏电池模型做了大量研究,给出很多光伏模型,可将已有建模方法分为三类。即电路模型、工程模型和拟合模型,并根据对模型精确度要求和应用场所选择合适建模方法。     

一种蓄电池充电器的数字控制器优化设计

基于微电网中储能系统,设计了一种新的蓄电池充电电路,介绍了蓄电池充电电路的特点及控制策略。详细介绍了全钒液流电池(VRB)的工作原理,根据全钒液流电池的特性及全钒液流电池的一阶阻容模型,运用小信号模型分析法和状态空间平均法建立了蓄电池恒流充电时的数学模型,提出了一种基于蓄电池一阶阻容模型的DC-DC双向变换电路的建模方法,然后利用数字控制系统参数优化的方法,设计了DC-DC双向变换电路的数字控制器。最后,基于DC-DC双向变换器的电池充放电控制策略及全钒液流电池的仿真模型,利用MATLAB搭建了系统的仿真电路,并搭建了2kW蓄电池充电电路的实验样机,仿真和实验结果表明,设计的蓄电池充电电路及其控制策略是可行的。     

基于主被动冷却耦合的棱柱电池热管理系统研究

随着电动汽车电池包容量的增加和电池单元能量密度的提高,电池的热管理已经成为当前电动汽车设计制造过程中的重点和难点。本文基于单个电池单元和电池模组逐级热分析的方法,在电池模组的热管理系统中,引入液冷板作为主动式制冷,同时采用风冷和均热板作为被动式制冷。首先,通过对单个电池单元进行细致建模,计算得到不同电池单元放电倍率下的产热量。然后,对组装成的电池模组进行主动和被动热管理系统的建模。接着,分别对两种不同的热管理系统—风冷与液冷耦合系统、液冷与均热板耦合系统进行最高温度和温度均匀性的模拟仿真,并选择冷却性能更优的结构。最后,对选定的热管理系统在不同质量流量下对系统冷却效果的影响进行优化设计。研究结果表明,随着冷却液流量的增加,最高温度呈现下降趋势,且在2.125 L/min之后冷却效果趋于平缓。综合考虑冷却效果和系统能耗,2.125 L/min的进口流量是在液冷与均热板耦合系统下的最佳选择。     

储能锂离子电池包强制风冷系统热仿真分析与优化

基于电化学-热耦合模型借助ANSYS Fluent平台对储能系统中的锂离子电池包进行仿真分析与结构优化。首先建立电池的热仿真模型,基于该模型利用ANSYSFluent仿真软件得到电池单体温度分布,并通过与实验测量的结果对比验证所建立的仿真模型的准确性。接着进行了电池包风冷系统的仿真分析,完成了对电池包温度分布和风道流速分布的求解。最后通过改变出风孔数量和风扇挡板形状改善了冷却系统的冷却效果。研究结果表明,基于电化学-热耦合模型对储能电池包的温度与内部流速分布的分析是可行的,对强制风冷系统的结构优化能够大幅度提高系统的散热性能,实现更低的最高温度与更均匀的温度分布。     

锂离子电池热模型研究现状及展望

锂离子电池热模型对单电池产热研究和电池热管理系统设计具有重要意义。根据热模型搭建原理及研究目的不同,将热模型分为电-热耦合模型、电化学-热耦合模型和热滥用模型,分析了电池热模型研究领域的研究现状,总结了锂离子电池热模型的下一步研究方向。     

典型动力电池特性与性能的对比研究

以试验数据为基础,对以铅酸电池、氢镍电池和锂离子电池为代表的典型动力电池,分别在电池的容量特性、效率特性、电压特征、直流内阻特性、温度特性、自放电特性以及能量和功率性能方面进行了对比研究,结果表明,锂离子电池具备最佳的综合性能,随着安全性不断提高和成本的降低,必将成为动力电池领域的主角.     

军用电池技术现状

分析了导弹系统用原电池、贮备电池和二次电池三种类型的电池技术,详细概述了已商业化的,为遥感勘测,跟踪和飞行抵达等提供电能的原电池,重点讨论了热电池,银锌电池和亚硫酰氯电池三种贮备电池技术,介绍了为能源武器系统提供电能的可充电电池。     

锂离子电池特性研究

为了提高锂离子电池组的安全性和使用寿命,需要对电池组进行有效的控制和管理。电池荷电状态（SOC）是电池管理系统中最重要的参数之一,是系统中其他功能的基础。因此,电池SOC实时、准确的估计有着重要的现实意义。实现电池SOC实时、准确的估计的基础是建立精确的电池模型。针对锂离子电池的几个主要特性进行了相关的研究和实验验证,为电池模型的建立提供了依据。     

AA型密封MH-Ni电池、Cd-Ni电池的内阻特性

研究了MH Ni电池、Cd Ni电池在充放电过程中的内阻变化及内阻与放电电压平台的关系。试验结果表明 ,在充放电过程中 ,内阻变化受正负极活性物质氧化态 /还原态的转化反应影响 ,充电过程与内压有关。在正极中添加钴、镉氧化物 ,在Cd Ni电池负极中采用PLB新粘合剂 ,可有效地提高电池内部气体的复合性能 ,减小电池内阻。电池内阻小 ,放电电压平台高 ,有利于延长高波放电电压的时间。     

MH-Ni电池和Cd-Ni电池的内阻测试与分析

对金属氢化物镍电池和镉镍电池在不同条件下的内阻进行了测试分析。实验发现 :金属氢化物镍电池和镉镍电池的荷电态内阻小于放电态内阻 ,且镉镍电池的放电态内阻离散性较大。金属氢化物镍电池荷电态内阻随荷电量的变化存在最小值 ;金属氢化物镍电池和镉镍电池在长时间放电态贮存过程中 ,电池内阻都会增加 ,镉镍电池的内阻增加更明显 ,且离散性更大 ;但电池经过充放电活化后 ,电池内阻可大大降低。同批次生产的相同规格的电池 ,电池内阻越小 ,电池的放电电压平台越高。实验还发现 ,电池的集流体结构设计、隔膜的选择及电液量的多少都会影响电池的内阻。     

锂离子电池技术与应用发展

自1990年锂离子电池问世以来,电池的材料、生产技术发展迅速,电池用材料的研究支持着锂离子电池性能的提高和完善,电池的倍率性能、高低温性能、安全性能及循环性能等全方位的改善成就了锂离子电池在手机、笔记本电脑、音频制品、电动工具、备用电源、车用电源系统等多个应用领域的迅速推广.随着应用领域的拓展,锂离子电池在未来的+年仍将保持旺盛的市场需求,并有可能推广到更多的应用领域.     

锂离子电池组不一致性控制的研究进展

总结电池均衡、成组方式和热管理的研究方法及问题。电池均衡技术主要有电池均衡电路、电池均衡控制策略;电池成组方式主要有电池串并联方式、电池连接阻抗;电池热管理主要有电池生热特性、电池散热结构和电池组热管理等。     

锂离子电池储能舱风冷散热数值模拟与优化

为优化锂离子电池舱风冷散热系统,基于实际电池舱仿真模型,文中设计了电池舱风冷散热优化方案。由于锂离子电池在运行时存在热失控风险,极端情况下甚至引起电池舱起火或爆炸等安全事故。有效的电池舱风冷散热系统可以抑制电池热量的积累和扩散,然而现有的电池舱风冷系统结构简单,散热效率低。文中提出在电池舱安装导流板改变舱内温度场和流场,达到优化散热系统的目的。结果表明,在环境温度25℃、4m/s风速的条件下,对1C充电的电池舱进行风冷散热。增设一块导流板可以使电池舱内的平均温度降低2.9℃,最高温度降低4.5℃;增设两块导流板可以使电池舱内的平均温度降低5.5℃,最高温度降低8.6℃。合理的导流板布置可以优化电池舱的风冷散热系统,提高散热效率,增加电池舱运行的安全性。     

一种便携式智能充电器的设计

在充电电池使用过程中,影响电池寿命的最主要因素是过充电和过放电。普通MH-Ni蓄电池、锂离子蓄电池充电器功能比较单一,很难有效防止过充电的发生。研究了一种新型的便携式智能充电器的电路设计。该电路主要采用降压转换芯片MAX1685和数码管驱动芯片MAX7219作为电路主体,采用单片机PIC16F676作为控制核心,通过软件编程可以实现对1～3节锂离子蓄电池或1～8节MH-Ni蓄电池的充电和监测,其充电功能完善,安全高效,显示功能齐全,并且体积小、质量轻,完全适合于便携式设备的充电应用。通过实际的小批量推广应用,取得了良好的使用效果。     

结构电池的研究现况

航空航天技术的迅速发展对相应电源技术的要求不断提高,传统电池(如氢镍和镉镍电池)的性能越来越难以满足需要。结构电池将电池与结构件合二为一,可有效降低系统质量,提高电池的有效容量,节约有效载荷空间等优点,将取代传统电池,成为航空航天用高性能电池新型应用形式。