基于过渡过程分析的锂电池内阻检测

以常用的锂电池模型为研究对象,通过对电池放电过程瞬间电流阻断产生的过渡过程的分析,提出了一种锂电池模型参数估算方法,进而实现对锂电池内阻的在线实时辨识。通过实验,获得了电池内阻在不同工况下的变化趋势。     

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。     

基于欧姆内阻对锂电池健康状态的估算

锂电池的健康状态(SOH)是对电池管理的重要参数之一,它和锂电池的寿命有着直接的关系。为了更精确地估算出锂电池的健康状态(SOH),以锂电池欧姆内阻为研究对象,构建可判断锂电池老化程度的健康因子,基于数据驱动法,选用三次样条插值法为算法,建立健康因子与健康状态(SOH)的关系模型,从而达到以健康因子来估算健康状态(SOH)的目的。实验表明,实测数据和估算数据的估算误差较小,验证了方法的可行性。     

最大可用容量和内阻实现锂离子电池快速筛选

针对目前锂离子电池初筛选方法存在耗时久、计算量大等问题,提出了一种快速获取电池最大可用容量和欧姆内阻的方法。通过该方法获取欧姆内阻:建立电池一阶RC等效电路模型;对电池进行一次动态工况放电实验;利用带遗忘因子的递推最小二乘法辨识模型欧姆内阻。最大可用容量是利用动态工况放电前后电量阶跃值和电池荷电状态(S OC)差值关系估算获得。通过实验测试验证了所提出方法 ,最大可用容量估算误差不超过1.3%,欧姆内阻估算误差不超过3%。将该方法用于电池筛选中,实验结果表明筛选时间相比传统筛选方法缩短了三分之一。该研究对锂电池初筛选有一定的实用价值。     

锂电池RC等效模型参数的温度影响

以锂电池RC等效模型为基础,研究不同环境温度下对RC等效模型参数的影响。在不同温度的环境下,分别对锂电池进行充放电实验,标定锂电池容量,研究温度对锂电池放电能力的影响;取充放电过程中电压的平均值,计算开路电压,研究温度对开路电压的影响;通过采集的充放电数据,辨识不同温度下锂电池欧姆内阻、极化内阻、等效电容和时间常数,研究其温度影响。随着环境温度的上升,锂电池容量和等效电容上升趋于缓慢,开路电压和时间常数变化不大,欧姆内阻与极化内阻下降趋于缓慢。     

基于正态分布的锂电池组建模仿真

电池组仿真用于描述电池组的外特性变化及电池间相互耦合关系,对电池成组研究有重要意义。同批次电池参数符合正态分布的数理统计规律,以Thevenin等效电路为单体锂电池的仿真模型,通过MATLAB进行正态分布参数拟合,获取任意数量锂电池的容量、开路电压、欧姆内阻、极化内阻和极化电容等参数,建立了基于正态分布的锂电池成组建模仿真方法,并验证了建模仿真精度,为锂电池成组建模仿真提供了新的仿真方法。     

梯次利用锂电池健康状态预测

从电动汽车中退役的锂电池在功能元件有效的情况下可进行梯次利用,针对退役锂电池处于离线状态且单体电池之间存在性能差异等问题,以锂电池欧姆内阻为研究对象,设计适用于梯次利用锂电池性能测试工况。基于锂电池一阶RC等效电路模型,研究基于增量式自回归模型(IARX)的健康特征数据提取方法,以此构建均值内阻、最小内阻和内阻-荷电状态(SOC)三种健康因子,建立健康寿命模型,提出基于多模型数据融合技术的锂电池健康状态(SOH)预测方法。实验和仿真结果表明:所建健康寿命模型适用于预测同种类退役锂电池SOH,验证了模型的有效性;基于多模型数据融合技术有利于提高锂电池SOH预测精度,验证了此方法的可行性。     

钴酸锂电池性能研究

钴酸锂电池比能量高,循环寿命长,是一些便携式电子设备电源的首选。为了进一步了解钴酸锂电池的性能,以3.6V/2.2Ah钴酸锂电池为实验对象,对电池的基本性能进行了研究。首先,进行了容量实验,研究了电池在不同倍率下的放电特性;其次,利用静置法研究了电池的充放电平衡电势(Electro motive force,简称EMF),分析了电池的平衡电势曲线;最后,得到了电池在不同SOC下的充放电欧姆内阻、极化内阻和总内阻,发现当SOC0.1时,内阻变化较大,当0.1SOC1.0时,内阻变化较小。     

锂电池电化学传递函数模型的建立和验证

对锂电池性能进行研究,提出了估算、检测微观粒子结构的新型数学处理方法。以伪二维模型为基础,建立由质量守恒及电荷守恒关系获得的偏微分方程,在电池内部活性粒子具有均衡特性的假设下进行。模型目的是获得电池终端电压的统一化传递函数表达式,电池终端电压由电极开路电压、电极过电势、电解液电势和内阻压降组成,而电解液电势的获得与电解液浓度变化息息相关。模型通过Matlab建立,与Comsol仿真模型和实测数据进行了对比验证。     

钛酸锂电池常温循环寿命研究

钛酸锂电池的循环寿命是其一项重要性能评价指标。文中以软包钛酸锂电池为研究对象,在常温下开展循环老化试验,通过电压微分分析和容量增量分析等原位分析方法对电池全生命周期内的容量衰减、内阻增加等原因进行分析,提出了一种基于特征参数的剩余容量估计方法。经综合分析认为：钛酸锂电池容量衰退的主要原因是正极材料损失和锂离子损失,而电池在寿命末期容量加速衰退的原因是电池内阻急剧增大。     

一次性锂电池电量预测技术研究

针对在一次性锂电池电量预测方面所存在的不足,提出一种新型实用的一次锂电池SOC预测方案。该系统采用锁相放大技术设计一款交流内阻测量装置,采集锂电池交流内阻,根据交流内阻与SOC变化关系构建函数模型,并以该模型实现一次锂电池SOC预测。实验结果证明,该系统可有效用于一次性锂电池的电量预测,且测试结果较为可靠。     

电动汽车磷酸铁锂电池最佳SOC工作区研究

磷酸铁锂电池由于寿命长、安全性能好、成本低,已经成为电动汽车的理想动力源和能量源。电池的荷电状态(SOC)是影响电池性能及使用寿命的主要因素之一,以10 Ah磷酸铁锂电池单体为研究对象,对其开路电压、极化电压、电池内阻进行了实验研究。结果表明,当电池单体SOC在20%~90%时,磷酸铁锂电池的电压和内阻变化平稳,确定为电池的最佳工作区。     

不同放电倍率下的锂电池欧姆内阻测试分析

以常用磷酸铁锂电池为研究对象,分析了电池欧姆内阻特性在不同放电倍率下的变化关系。通过混合脉冲功率特性(Hybrid Pulse Power Characteristic,HPPC)实验法,分析获得了电池欧姆内阻与放电倍率和荷电状态(State of Charge,SOC)之间的关系。研究结果表明,相同放电倍率下,电池欧姆内阻随着电池SOC的减小而增大;相同电池SOC状态下,电池欧姆内阻随着放电电流的增大而增大,从而明确了电池欧姆内阻受放电倍率和SOC共同影响。     

基于SVM的锂电池SOC估算

以锂电池SOC作为研究对象,将基于VC维和结构最小化理论为基础的支持向量机(SVM)的方法引入到锂电池SOC的估算中。充分利用支持向量机的对锂电池非线性独特的功能,综合考虑锂电池的电压、温度及电流等因素对SOC的影响,提出了支持向量机估算电池SOC的算法,并将其在锂电池充放电实验中验证。结果表明,支持向量机在估算锂电池SOC时,可以获得更高的估算精度,为电池管理系统提供一种实用的SOC估算方案。     

一种均衡考虑锂电池内部能量损耗和充电速度的多段恒流充电方法

锂电池快速充电方法应该均衡考虑电池的安全、寿命和充电时间。为此,应该控制锂电池的温度或能量损耗。提出一种均衡考虑锂电池能量损耗和充电时间的多段恒电流充电方法。首先,通过测试不同电流的恒流工况充电电压曲线,建立锂电池直流内阻随荷电状态(SOC)和电流I变化的函数关系式。其次,简化恒流段内能量损耗计算表达式,并设计用于均衡充电时间和能量损耗的充电目标方程。最后,设计一条权重变化曲线以确定各个恒流段的充电电流。此方法实验过程简单,充电电流的计算过程简单。通过与恒流充电方法的实验比较,验证了该方法的优点。     

考虑温度影响的锂电池功率状态估计

动力电池的功率状态(SOP)是电动汽车安全控制及能量回收的重要参数之一。现有针对常温的SOP估计方法并不准确,从而导致高温或低温下的锂电池工作电流过大,影响电池安全与循环寿命。通过测量不同温度下的锂电池容量及内阻,建立锂电池容量-温度模型以及内阻-温度模型,准确预测锂电池相关参数在不同温度下的变化情况,并采用基于EKF的多参数约束法进行SOP估计。该方法适用于不同温度下的锂电池,能实现较高的估计准确度,仿真和实验结果验证了其准确性。     

直流系统磷酸铁锂电池内阻测试标准分析

内阻是衡量磷酸铁锂电池性能优劣的关键参数之一,通过概述国内外储能领域磷酸铁锂电池直流内阻测试相关的标准,从适用对象、试样要求和测试程序等几个方面进行对比分析,为磷酸铁锂电池直流内阻检测提供参考,从而更加高效准确地开展磷酸铁锂电池内阻测试.     

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。     

动力锂电池等效模型与实验平台搭建方法研究

为清楚理解动力锂电池的内部结构和工作原理,选取搭建较为精确的等效模拟十分重要,它能更精确有效地获取各项内部参数。以动力锂电池为研究对象,分析其工作特性和原理,查阅资料做出最佳等效模拟电路,通过锂电池的充放电过程的HPPC实验研究,有效估算出SOC并得到所需各项参数,再由等效电路的计算方程得到等效参数。结论得出锂电池充放电过程中参数大致稳定,等效内阻均值为1.023 mΩ,标准差为0.218 6,极化电阻均值为0.304 4 mΩ,标准差为0.150 4。基于STM32、检测电路和LCD搭建的充放电系统,实现对锂电池电流和电压的检测以计算分析模拟电路内部参数。     

基于SREKF的锂电池健康状态估计

健康状态(state of health,SOH)估计在电池管理系统中起着非常关键的作用。为了进一步提高锂电池SOH估计精度,提出基于平方根扩展卡尔曼滤波算法(square root extended Kalman filter,SREKF)的锂电池SOH估计方法。通过建立二阶RC等效电路模型(equivalent circuit model,ECM),将表示SOH的欧姆电阻(R_0)塑造为状态向量,利用锂电池欧姆内阻与SOH之间的内在关系,可得到锂电池的SOH。通过SREKF实时估计电池的内阻,该方法能保证状态协方差矩阵的对称性和非负性。在恒流工况与混合动力脉冲特性(HPPC)工况的验证结果表明,与EKF算法相比,SREKF算法能够更准确、更可靠地估计欧姆内阻,为电池SOH估计提供了一种有效的方法。