便携式低功耗电池内阻测试仪的研究

设计了一种实用的低功耗的内阻测试仪,介绍了采用交流注入法测量电池内阻的测量原理,详细分析了使用超低功耗微处理器MSP430F449组成低功耗系统的软硬件设计.测试结果表明,该仪器能较好地满足镍氢电池和锂离子电池内阻测试的要求.     

锂离子电池脉冲频率优化的低温预热

针对低温环境下,由于锂离子电池内阻增加所带来的充电能力下降问题,依据锂离子电池极化内阻产热分析,提出采用变频脉冲激励的方法实现电池的低温预热.建立锂离子电池等效电路和内阻产热相结合的热电耦合模型,在此基础上推导了脉冲激励预热过程中,锂离子电池温升的计算方法.根据不同温度下锂离子电池的电化学阻抗谱(EIS)测试结果,以当前温度下锂离子电池的最大预热功率作为目标,实时计算不同温度下的最佳脉冲频率.实验结果表明,应用所提脉冲频率优化的预热策略,锂离子电池从-20℃预热至5℃用时368 s.25次预热循环结束后,锂离子电池容量衰减仅为0.16％.电化学阻抗谱分析结果证明,所提方法在预热过程没有促进电池内部副反应的进程.     

三元锂离子电池直流内阻的测试分析

内阻是评价电池性能的重要指标之一,内阻的测试包括交流内阻(ACIR)与直流内阻(DCIR).交流内阻与欧姆阻抗接近,直流内阻则包含了欧姆电阻和活化电阻.锂离子电池的直流内阻与电池的功率性能直接相关,且关系到电池系统的发热性能、电动汽车的爬坡能力,对电池系统的相关设计有着重要的指导意义,在实际应用中也多用直流内阻来评价电池的健康度和寿命预测等.因此直流内阻测试结果的准确性至关重要.对不同条件下的直流内阻进行了测试对比,测试结果表明,电池SOC状态,脉冲电流,脉冲时间,测试温度以及使用工况都对电池直流内阻有较大的影响.     

锂离子电池组的内阻在线检测系统的设计

锂离子电池组在应用中需要对其内阻进行检测.对电池的交流内阻测量法进行了改进,在串联电池组内阻的测量中引入了单体电池的内阻测量法,设计了锂离子电池组内阻的在线检测系统.通过锁相放大技术及基准电阻补偿方法提高了测量的精度,误差在10%以内.     

梯次利用锂离子电池电化学阻抗模型及特性参数分析

基于电化学阻抗谱测试结果,建立了梯次利用锂离子电池电化学阻抗模型,实验验证了模型精度,误差在2%以内。研究了阻抗模型特性参数随电池荷电状态(SOC)和老化状况的变化特性,测试结果表明,电池的直流内阻随着SOC的变化基本保持不变,在两端SOC区间,即(0,0.3)和(0.8,1.0),电化学极化阻抗和浓差极化阻抗均显著增大。电化学极化阻抗和浓差极化阻抗随着电池循环次数的增加明显增大,而欧姆内阻变化较小,表明车用锂离子电池多次循环后的性能变差主要是由于电化学极化阻抗与浓差极化阻抗的增大引起的,为梯次利用锂离子电池在储能系统中的应用奠定了理论基础。     

基于MSP 430单片机的便携式电池内阻测试仪

以嵌入式超低功耗微处理器MSP 430为核心,研制一种实用的低功耗便携式内阻测试仪.提出了采用基于锁相放大原理的交流注入法测量电池内阻,并阐述了其工作原理,详细分析了系统的软硬件结构.测试结果表明,该仪器能较好地满足镍氢电池和锂离子电池的内阻测试要求.     

航空锂离子电池内阻测试研究

以航空钴酸锂离子电池为研究对象,通过混合脉冲功率特性测试方法来测试钴酸锂离子电池在不同温度和SOC状态下内阻变化规律。通过数据计算出钴酸锂离子电池的欧姆内阻和极化内阻,并分析现象产生的原因。研究表明:在相同温度下钴酸锂电池的SOC处于20%~90%范围内极化内阻波动很小,可视为定值。当电池处于相同的SOC下,随着环境温度降低特别是低于10℃时,极化内阻上升显著。当电池处于相同温度下时,当温度低于10℃时,随着SOC的减小钴酸锂电池欧姆内阻上升显著。得出结论是钴酸锂离子电池的极化内阻对温度变化敏感,而欧姆内阻对SOC变化敏感。钴酸锂离子电池的内阻特性变化规律为在线SOC估算提供研究基础和依据。     

锂离子电池的长期荷电贮存性能

将锂离子电池在常温下以不同的荷电态(SOC)长期(5-10 a)贮存,对贮存前后的电池性能进行测试.长期贮存后,电池的内阻增加,10 a贮存后的内阻平均增加率高达79.95%,聚合物锂离子电池的内阻增加稍低.锂离子电池长期贮存后,容量恢复性能较好,10 a贮存容量平均恢复率可迭88%.长期贮存对电池的容量、平台和循环寿...     

退役三元电池健康状态在线估算方法研究

为了准确获得退役电池在梯次利用过程中的健康状态,以退役三元锂离子电池单体为研究对象,提出一种无损、快速的动态阻抗测试方法,通过测试电池在充放电过程中的动态阻抗,建立合适的等效电路模型,对动态阻抗谱进行拟合。拟合结果表明,电池的欧姆内阻和电荷转移内阻与健康状态成负相关,弥散系数与健康状态成正相关,感抗与电池健康状态无直接联系;电荷转移内阻与健康状态的多项式曲线拟合结果表明,60%荷电状态下的电荷转移内阻与电池健康状态相关性最强,可用于健康状态预测,预测误差为0.21%。     

正极浆料分散对锂离子电池内阻的影响

从电池拆解、正极片形貌、正极浆料电阻率、电化学阻抗谱(EIS)和不同温度下循环性能等方面,探讨正极浆料高速分散对锂离子电池内阻的影响及内阻差异对电池循环性能的影响。正极浆料分散得越不均匀,阻抗越大;内阻越大的电池,在循环使用中内阻增加的幅度也越大,并且受温度的影响更明显。     

溶剂PC对锂离子电池电化学性能的影响

研究了溶剂PC作为电解液组成对锂离子电池电化学性能的影响,EIS测试结果表明,电解液中加入PC后电池的界面稳定性变差,阻抗随环境的改变变化幅度较大。同时通过对电池的循环性能和倍率性能研究发现,含和不含PC的电池100周循环,容量保持率分别为89.0%和93.4%;含有PC的电池高倍率放电平台降低50～100mV。     

阴极导电剂含量对锂离子蓄电池性能的影响

研究了不同阴极导电剂含量对锂离子蓄电池的充放电性能和阻抗性能的影响。对锂离子蓄电池交流阻抗谱测定表明,聚合物锂离子蓄电池阴极在充放电循环过程中,其电化学反应阻抗的变化值与电极中导电剂含量有一定的相关性,根据这一相关性得到一种新的确定锂离子蓄电池阴极中导电剂最佳含量的方法。     

车用三元锂离子动力电池内阻特性分析

电池内阻特性影响电池的输出功率,是电池状态估计与管理需要重点关注的参数之一。对某款车用三元锂离子动力电池的内阻特性进行了系统的分析,分别研究了SOC、温度和放电倍率对放电内阻的影响,并基于电池内部电化学工作过程,提出了描述电池放电内阻随放电倍率变化的公式。     

基于Simscape的动力锂离子电池的建模与仿真

随着电动车的普及,动力锂离子电池的研究受到人们的重视,建立精确的锂离子电池模型对动力锂离子电池的研究至关重要。采用锂离子电池的等效电路模型,利用Simulink的Simscape模块搭建电池的模型。在模型中运用安时计量法对锂离子电池的SOC进行估算,对动力锂离子电池模型在不同工作情况下进行仿真分析。所建锂离子电池模型可集成到电动汽车整车系统等大系统模型及其仿真分析中,节约研发成本。     

Investigation of Degradation and Voltage Response of Lithium‐Ion Battery Based on Impedance and Electromotive Force Measurement

Detailed information on degradation process of lithium‐ion batteries is essential to manage the batteries throughout their lifetime because degradation of the batteries associated with long‐term usage is inevitable. To evaluate degradation degree of the batteries in detail, it is necessary to separately make clear the decrease in output power due to the increase in AC impedance and the decrease in battery capacity caused by the decrease in electromotive force. In this study, therefore, the authors at first propose a new evaluation method of detailed degradation process of lithium‐ion batteries through measurements of AC impedance and electromotive force of degraded batteries. It is made clear that this proposed evaluation method can provide simple but detailed diagnosis of battery degradation degree, indicating usefulness of the proposed method. Next, as a first step for performance simulation of degraded lithium‐ion batteries, the authors make clear that the already developed simulation method of battery transient voltage response, validity of which has been confirmed only for new batteries, is also applicable to degraded batteries.     

锂电池电化学阻抗谱的多项式等效电路模型

选取磷酸铁锂圆柱形锂离子电池为实验对象,测试其在263、273和283 K低温环境,298 K常温环境和不同荷电状态(SOC)值下的电化学阻抗谱,建立锂电池多项式等效电路模型,对比了传统等效电路和多项式等效电路的拟合性能,结果表明多项式等效电路模型具有良好的性能,八阶多项式函数足以描述SOC对电路参数的非线性影响,为预测不可见SOC的阻抗谱和电路参数奠定了基础。     

基于SVR-PF的无人机电池健康状态诊断研究

针对无人机锂离子电池健康状态诊断问题,提出一种基于支持向量回归机粒子滤波(SVR-PF)的电池健康状态诊断方法。根据锂离子电池阻抗衰退机理与阻抗和容量的相关性,定义电池健康状态变量;建立阻抗衰退模型及电池容量-阻抗关系模型,并分别对两个参数进行辨识;利用辨识得到的电池健康状态变量,为无人机电池的健康状态诊断提供了一种可行手段。     

基于PSO-LSSVM的锂离子电池荷电状态预测方法

锂离子电池荷电状态(State of Charge,SOC)直接影响着锂离子电池使用性能和效率。为了实现准确的SOC在线预测,提出一种粒子群优化最小二乘支持向量机软测量方法。该方法使用最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)建立非线性系统模型,以锂离子电池工作电压、电流为输入量,电池SOC为输出量。建立软测量模型时,LSSVM正则化参数λ和径向基核宽度μ直接影响着模型的准确度,采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对这两个关键参数进行优化。用型号为BTS6050C4的NBT电池测试系统进行样本数据采集,通过MATLAB仿真软件进行模型训练并校正。实验和仿真结果表明采用PSO-LSSVM优化算法精确度高、易实现,且在正常和过充工作环境下均可有效预测锂离子电池SOC。     

尖晶石型LiMn2O4的制备和性能研究

利用溶胶-凝胶法制备镧掺杂的锂离子电池正极材料尖晶石型LiLa0.005Mn1.995O4,利用X衍射、循环伏安、充放电测试、交流阻抗等手段对其进行了研究。结果表明样品呈良好的尖晶石结构，在0．3mA／cm^2和3．0～4．1V条件下恒流充放电，其首次放电容量大于110mAh／g，并具有较好的循环可逆性。活性物质在不同的电位下有不同的电化学特征，交流阻抗谱明显不同，并对其进行了合理的解释。     

基于虚拟仪表的锂电池组电量显示系统设计

根据电动汽车锂电池管理系统(BMS)项目中所使用的电池类型和数量,以及虚拟仪表的应用环境,设计BMS的数据采样电路,包括单体电压、电池包电压和温度,然后在PC端开发出虚拟仪表静态界面,用JS脚本描述界面行为动作,实现动态效果.测试结果显示,虚拟仪表美观、醒目,能够实时、动态显示电池组的电压、电流和温度等各种状态,可为驾驶员选择合适的驾驶策略提供参考.