锂离子动力电池低温复合加热方法

锂离子动力电池低温环境下充放电性能差,充电过程可能发生析锂,甚至引发安全事故,因此,开展锂离子动力电池低温加热必要且紧迫。为实现锂离子动力电池低温快速加热,提出一种结合交流电内部加热和宽线金属膜外部加热的复合加热方法,建立动力电池的温升模型,仿真分析动力电池的温升特性,基于此,开展动力电池低温复合加热策略的验证试验。结果表明,复合加热法可以在471 s内将动力电池从-20℃加热到5℃,相较于交流电加热法加热速率提升22%、加热功耗降低23%;对单体内阻差异较大的电池组,该方法还能提升加热效果的一致性,是一种可行的动力电池系统低温加热方法。     

动力电池低温极速自加热系统加热一致性及其影响因素的建模分析

锂离子动力电池在低温环境下性能急剧衰退,制约了电动汽车在全气候范围内的推广应用。针对电触发极速加热系统：首先进行电热特性建模方法研究,开展电特性表征,建立考虑材料各向异性的电池产热及热扩散有限元模型,试验验证表明电流误差低于98.2 mA,温升误差小于4.09%;仿真研究不同占空比、电池初始SOC情况的加热特性,进而对电池组在加热过程中的加热行为一致性进行研究,结果表明可在270 s内从-20℃加热到20℃,最大温差低于3.94℃;分析电池单体不一致性与加热系统控制参数对加热行为一致性的影响特性,结果表明电池组温升不一致性与单体电池内阻标准差呈正线性相关,且受控制频率与占空比影响显著,其中占空比对温升影响幅度高达15%。     

锂离子电池极速自加热中的电-热耦合特性及建模

动力电池低温下充放电时存在严重析锂、内阻增大、容量骤降等现象,导致其低温应用时能量不足,性能衰退增速以及安全事故频发等问题.针对当前锂离子动力电池低温加热速度慢制约全气候应用的难题,发现电触发极速生热特性,开发了间歇式极速加热系统;设计出系统的加热试验方法研究极速生热行为,明晰加热频率、占空比以及初始电量对电池温升速率和安全性的影响规律;发现加热温升与占空比和初始电量均呈正相关,加热使用的周期性电流是影响温升的关键,精确控制电流是加热策略实施的基础;建立低温加热电化学-热耦合模型,分析加热过程中颗粒锂离子浓度分布,结果表明,提出的极速加热方法不影响活性颗粒整体可循环锂浓度,证实了加热频率及占空比对加热效果的影响规律.     

多通道数据采集系统测试导热系数的研究

基于线热源瞬态模型,根据铜电阻与温度之间相关关系的特性,对微热探针内部的细小铜漆包线加以恒定的加热电压,通过多通道数据采集系统对惠斯登电桥平衡电压进行测试,从而得到了微热探针內部、探针、待测样品的温度变化,进而得出被测样品的导热系数.该测试方法具有线性相关度高>0.999 9,标定偏差小的特点,最大偏差仅为2.5%,采用该测试方法测试液体以及松散材料导热系数,测试的最大误差<3.5%.该测试方法具有测量时间短,通常<20 s;试样温升<2 ℃,对被测样品的影响较小的特点.     

热电偶时间常数测试系统

介绍一种基于数字PID控制算法的热电偶时间常数测试系统,提出了以PDI-4型红外探测器输出作为反馈信号控制半导体激光器功率输出以实现在热电偶测温端处形成阶跃温升的测试方法。该系统由半导体激光器,反馈控制模块,椭球面反射镜,红外探测模块,热电偶及信号采集显示模块构成。在温度20℃,湿度59%,标准大气压的环境下,以上升时间,超调量作为控制器性能参数测试KQXL-18U-6型热电偶,测得其在上升时间0.8 s,超调量2%,阶跃温升1 020℃的温度信号激励下的时间常数为0.34 s。     

基于双卡尔曼滤波算法的动力电池内部温度估计

准确的内部温度估计对提高动力电池使用安全和可靠性极为重要,然而,受限于传感器和测试手段等因素,内部温度难以实时获取。通过融合Bernardi电池生热模型与热路传热模型,应用状态方程分析法实施了电池内外温度的表达,建立了温度的离散时间系统;利用双扩展卡尔曼滤波,建立电池内部温度和环境参数的实时估计模型,实现了电池内部温度在线估计。基于内置温度传感器的动力电池测试验证表明,该方法能在线估算锂离子动力电池的内部温度,估计误差小于1℃,为动力电池的实时安全监控提供了有力保障。     

一种低温加热电路及其性能测试

机载电子设备呈现出高性能、高可靠、低成本的发展趋势,而采用工业档器件进行低温加热以满足机载环境条件的要求是降低电子设备成本的一个关键途径。为了深入探讨低温加热技术在机载环境条件下的应用,文中对比了几种不同的低温加热方式。针对适合机载环境条件的电阻加热方式研制了一套低温加热智能控制电路,详细介绍了该电路的工作原理和组成部分。并在此基础上搭建了一套试验测试系统,对低温加热性能进行了试验测试,确定了低温加热时间和加热功耗的关系。结果表明:当加热功率为27 W和19 W时,元器件表面温度从-55℃加热到-35℃的加热时间分别不超过2 min和5 min,符合GJB对元器件启动温度的要求。     

动力电池包加热特性研究

为使动力电池工作在较理想的温度范围内,需对动力电池的工作温度进行有效管理,减少温度对动力电池工作性能的影响。采用Bernardi等人建立的生热模型,通过试验的方法求得动力电池热物性参数,从而建立动力电池生热模型。利用动力电池生热模型仿真分析热管理系统的加热特性及影响因素,为加热系统设计提供指导。     

微探针法测量低温下生物材料导热系数研究

低温下导热系数测定对生物器官的低温保存、低温外科医学及数值模拟计算至关重要。在分析微热针法测量原理和铜电阻线热源温度特性的基础上 ,提出一种适用于宽温区导热系数测量的新方法。理论和实验研究表明本方法可以方便准确地测定生物材料及其在低温下发生相变后的导热系数。在 - 5 0～ 4 0℃温区对标准样品乙二醇和氯化钙水溶液的测量表明 ,测量误差 <4 %。对探针温升引起的加热功率的变化对测量结果的影响分析说明了控制探针温升的必要性。     

锂离子动力电池模组热管理系统研究

锂离子动力电池目前主流纯电动汽车使用的动力源,锂离子电池的性能受温度的影响很大,只有工作在25-30℃的温度范围才能使性能最佳。本文来自四川省科技创新苗子工程资助项目"纯电动汽车锂离子动力电池热管理系统关键技术应用研究",以磷酸铁锂动力电池为研究对象,通过对动力锂离子动力电池热特性分析,锂离子动力电池模组的生热温度场进行了仿真和分析,提出了用空调对模组内单体电芯进行充分冷却的散热方式和PTC进行加热的加热方式。能实现单体电芯的冷却和加热,并能提高单体电芯之间温度的均匀性。