基于微控制器的串联锂电池组均衡设计

针对串联锂电池组充放电过程电池均衡的问题,研制了基于微控制器的锂电池组均衡电路,Buck电压变换通过推挽开关电路和隔离输出电路实现。电池组工作期间利用电阻分压由微控制器对各串电压进行采样测量和比较,由整串电池组供电的开关电路通过继电器或光耦/MOS管切换对电压最低的一串电池输出,实现了充电和放电的各串电池电压均衡。针对串数较多的电池组设计了备用电池补偿的方案,它具有结构简单和高效的特点。     

储能锂电池运行状态综合评估指标研究

随着锂电池储能技术不断完善,国内外锂电池储能电站不断增多,储能锂电池运行情况越来越受到重视。以运行数据为基础,结合理论分析,研究了电池电压极差、电池电压标准差系数、电池温度极差、SOE极差、功率-SOE相关度、运行充放电效率等储能锂电池运行状态评估指标,并根据指标之间的内在联系,对评估指标体系进行了综合评价。研究结果表明,上述指标能有效评估储能锂电池运行状态,对于及时发现电池故障,合理安排电池检修维护具有指导意义。     

多组乏锂电池并联运行在储能系统中的应用

从电动汽车上被替换的动力锂电池称作乏锂电池,在重新筛选分组之后可以继续用于具有平抑配网功率波动功能的储能系统中,但是这些电池容量衰减,内阻增大,充放电效率降低。通过对电池内阻特性以及锂电池的外特性的分析,提出了电压电流双环控制的多组乏锂电池并联运行的方法,提高储能系统配置容量和充放电效率,使乏锂电池在平抑功率波动上有更好的跟踪补偿精度。仿真和实验结果表明,多组乏锂电池并联运行可以提高乏锂电池充放电效率和功率平抑逆变器功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。     

软碳负极材料锂电池在储能电站应用研究

为了分析软碳负极材料锂电池用作储能电池的优势,首先利用电化学工作站对单体电池基本动态性能进行实验测试,然后利用集装箱储能系统对储能电站工作特性进行实验测试。实验结果表明,单体电池在3C放电时,放电电压可以保持2.5 V以上,3C放电容量为37 611 mA·h,放电比率可以达到77.17%。电池充放电内阻相对较小,电池具有较高的充放电效率。储能电站电池模组在充放电过程中簇电压曲面平滑升降,电池的充入容量均值为50.45 A·h,标准差为0.75,放出的容量均值为49.60 A·h,标准差为0.82,各单体间温差较小,充放电温度变化一致性良好。因此,软碳负极材料锂电池单体具有优异的充放电性能,同时该电池串并联使用时一致性良好,满足作为储能电池的设计要求。     

低温锂电池智能充放电模块设计

详细阐明了低温锂电池智能充放电电路设计,并通过实验研究验证低温锂电池的容量和充放电特性。研究结果表明:基于BQ2057充电管理芯片和MIC29302稳压芯片设计的充放电电路实现了对锂电池的科学充放电,实际应用中充电、供电稳定可靠。     

单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中,电压不一致性的表现相对直观,也容易被测量。在MW级电池储能电站中,需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求,电池单体数量高达几万节,而单体电池不一致性的存在,将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200 kW/200(kW·h)锂电池储能系统和250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验,经过长期运行后,分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示:经过2年的运行,250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%,放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大,而200 kW/200(k W·h)锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%,放电性能衰减了27.120%,说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化;250 kW/1(MW·h)储能系统已累计运行相当于100%DoD(depth of diacharge)充电27.11次,相当于100%DoD放电23次,充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。     

锂电池组单体电压精确检测方法

提出了一种基于高压模拟开关和差动运算放大器的串联锂电池组单体电压检测方法,该方法由高压模拟开关、差动运算放大器、绝对值处电路及AD采样电路组成。提供了15串锂电池组电压检测电路,高压模拟开关采用MAX14752,差动运算放大器采用INA148UA。最后给出了15串锂电池组电压检测系统的实验结果,并进行分析。结果表明,该方法具有高精度、对锂电池组影响小、体积小等优点,为电池组的精确均衡及SOC估算提供基础,用于电动车及锂电池储能系统等领域。     

动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现

锂电池组充放电智能管理系统上集成度高、精度高,同时,还可能灵活地扩展系统容量,因此,为了加强了解,本文主要针对动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现进行了简单分析和探讨。     

高寒高海拔地区微网储能锂电池系统优化设计

通过对高寒高海拔地区微电网储能选用的磷酸铁锂电池进行性能测试,分析了环境温度对电池充放电性能、循环寿命、系统容量及安全性能等重要参数的影响。结果表明:磷酸铁锂电池具有循环寿命长、对高倍率充放电耐受性强,具有耐用性与安全系数高等优点;环境温度对电池性能影响显著,低温下放电容量明显下降,高倍率充放电会缩短电池循环寿命。此外,结合高寒高海拔地区的气候特征对锂电池储能系统进行针对性的优化设计,并且在恶劣环境下对系统的可靠性进行了实验验证。研究结果可对磷酸铁锂电池在高寒高海拔地区的应用提供技术支撑。     

退役三元锂电池梯次利用衰减加速评价方法

通过测试分析电池充放电的电压、电流及容量的变化曲线,提出了一种梯次利用三元锂电池储能系统的电池衰减加速评价方法,实现对三元锂电池性能状态的快速无损评价判断,对健康状态给出半定量评价,尤其对三元锂电池的加速衰减现象给出准确判断.具体采用的是一种电压容量变化比的偏差计算方法,当电压容量变化比的偏差连续两次大于1.08时,则判定该三元锂电池进入了容量加速衰减阶段,无法再继续用作梯次利用电池.通过开展具体电池性能实验,验证了该评价方法的可行性.和现有技术相比,该方法具有快速简便、测试参数少、测试设备简单、判断结果精确等优点.     

锂原电池长期贮存后的电性能

锂原电池具有电压高、放电曲线平稳、适用温度范围宽以及能长期贮存、自放电率低等优点。在长期贮存期内电池的自放电率是一个十分重要、用户非常关心的性能指标 ,而这一指标又是不能在短期内测试得到的。虽然可以用不同的高温加速贮存考核办法 ,但目前还没有一个国际公认的标准 ,只能借助于数据的积累。从存贮 10a的锂 二氧化硫“D型”电池中 ,随机抽取电池壳体外观不同锈蚀程度的样品 ,进行开路电压、闭路电压、常温容量、低温容量等电性能试验 ,列出试验结果及放电曲线 ,并对结果进行分析与讨论。通过这一工作 ,定量提出了长期贮存后锂原电池开路电压的变化趋势、电压滞后现象增加以及电池总容量损失的百分率 ,为准确设计、应用锂原电池提供了数据。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

基于退役动力电池储能的光储微网系统

锂电池作为光储微网的储能电池,能够提高光伏发电系统的稳定性,改善电能质量,但成本高昂。将电动汽车的退役动力锂电池用于光储微网的储能单元,不仅可以降低投资成本,还可以缓解大批量电池进入回收阶段的压力。首先基于锂电池的工作原理,构建了退役动力锂电池的等效电路模型。接着建立了储能变流器和多重双向DC/DC变换器级联拓扑,储能变流器采用电压外环、电流内环的双闭环策略,稳定直流母线的电压;多重双向DC/DC变换器采用以电池组的荷电状态(SOC)为约束条件的双闭环控制策略,平抑光伏发电系统的功率波动。最后搭建了基于退役锂电池储能的光储微网系统,验证了控制策略的有效性。     

锂电池发展浅谈

锂具有比能量高,比体积小等优点,经过不断的改善与发展,具有寿命长,安全性高,容量大,成本较低等特点的锂电池已经成为当今的主流储能设备。主要介绍了锂电池的起源和发展历程,重点通过对比锂电池的正极,负极,电解质等部分材料组成,分析了锂电池工作性能随着电池材料的变化而产生的差异,讨论了电池材料与锂电池各项技术指标间的关系;并总结了目前锂电池技术存在的问题和不足;此外,还对锂电池的发展前景进行了展望。     

基于气体在线监测的磷酸铁锂储能电池模组过充热失控特性

磷酸铁锂储能电池的热失控预警是其大规模推广应用急需解决的问题。首先分析了磷酸铁锂电池热失控产气机理,以硬壳磷酸铁锂电池模组和软包磷酸铁锂电池模组作为试验对象,分别由32块单体电池4并8串组成和72块软包单体电池6并12串组成,搭建与真实储能舱环境一致的试验平台。通过恒流过充的方式研究硬壳和软包磷酸铁锂电池模组过充至热失控的全过程,并采用可见光摄像头、气体探测器、红外监控系统进行全方位的产气在线监测。试验结果表明:磷酸铁锂电池过充至热失控燃烧是一个渐变的过程,并不是突变的;硬壳磷酸铁锂电池和软包磷酸铁锂电池过充热失控特性存在差异,但产气类型及气体质量浓度变化趋势基本一致;磷酸铁锂电池热失控各阶段反应现象与气体的质量浓度变化存在相互联系,可将H2、CO、CO2作为一级预警,HCl、HF作为二级预警,通过监测气体质量浓度变化,在过充的早期阶段做好应对措施,避免储能电池进一步热失控燃烧。研究结果可为磷酸铁锂储能电站的预警和消防提供有效的理论和试验支撑。     

测试专用锂电池选型设计及性能试验

15XYG45-3(G)型锌银蓄电池原为歼七飞机的应急电池,由于在体积、重量等方面有优势,被选作测试蓄电池使用至今。但是,15XYG45-3(G)型锌银蓄电池的设计容量、寿命等对于机载测试电池而言,裕度过大,是一种对资源的浪费。因此,提出以锂电池为基础设计测试电池,并结合测试蓄电池的使用需求,给出了科研试飞测试专用锂电池的选型设计方案,同时有针对性地对其性能进行了试验。结果表明,此设计方案可行,蓄电池的性能满足实际试飞测试供电需求。