面向整组寿命最大化的电动汽车电池一致性变化规律及其均衡策略

串联电池组的一致性问题是电池成组使用的关键问题之一,常通过电池均衡技术进行干预调节。但现有均衡策略多着重于单次循环容量和能量的最大利用,忽视了长时间尺度下电池组的一致性演变。为实现长时间尺度下的电池组寿命最优,试验研究了工作区间对电池老化的影响,讨论了传统顶部均衡和底部均衡下的电池组一致性演变,提出了优化最差单体工作区间的寿命均衡策略。研究发现使用的三元锂电池在高荷电状态区间循环时存在较快的容量衰减,增加循环放电深度同样会加速容量衰减;顶部均衡和底部均衡虽然可以最大化电池组单次性能,但容量一致性依旧持续变差,表明了寿命均衡的必要性;提出的寿命均衡策略使最差单体循环在较低的荷电状态区间,减小其容量衰减速率,进而有效地提高电池整组的累计放电量;最后,设计的试验证实了所提出的均衡策略可以显著提高电池组的容量一致性,并设计了相应的系统实现方案。提出的寿命均衡策略也为未来电池组的均衡研究提供了新的方向。     

三元动力锂电池组全生命周期最优寿命均衡策略

为解决电池成组无法克服的一致性问题,获得最优的电池组寿命,设计可提升电池组一致性的均衡方案,对其实行干预,并验证该策略的可靠性。结果表明：在各工作区间内,经循环处理的电池表现出不同的容量衰减速率,逐渐提升放电深度（DOD）时,电池容量衰减更快。高荷电状态（SOC）区间与高DOD循环,容量衰减进一步加快。以相同均衡方法调节此单体的放电起点SOC为80%,确保容量衰减速率相对最差单体更慢,实现充分放电,确保控制组内所有单体电池一致。电池组的一致性获得了显著改善,循环处理250次后,单体电池达到相近容量,容量一致性也由0.006 3减小为0.001 2,均衡效果良好。设计的电池寿命均衡策略优化了长时间尺度范围的电池组容量一致性。     

动力电池组的均衡控制与设计

随着能源及环保问题的日益加剧,电动汽车成为未来汽车的发展方向。然而电池技术的不成熟,特别是电池成组使用时的不一致性成为制约电动汽车发展的最大瓶颈。基于现有的锂离子电池制造水平,电池单体存在一定的差异,为了避免个别单体的过充、过放所导致的电池组提前失效,提高电池组的使用性能,应对电池组中各单体进行均衡管理和控制。描述了电池的均衡控制方法、电路设计和实现步骤,并对锂离子电池进行均衡充放电试验,结果表明该方法能有效地弥补电池的不一致性。     

基于AGV车的锂离子电池系统均衡控制策略设计研究

根据电池单体和储能设备对储能单元的要求,对电池模块化成组进行了分析,为了能够实现AGV的电池组的均衡,保证在使用中SOC容量能够趋于一致,对均衡策略进行了研究,提出了AGV车电池组的柔性成组的方法,并提出了容量不一致下的改进型电池系统的均衡控制方法,并验证其有效性和可行性。     

基于动态模糊阈值的电池组均衡策略优化

简单地以固定的端电压阈值作为动力电池组均衡控制指标,可能会导致均衡判断失误和均衡电路频繁启动等问题,针对此,在分析锂电池极化电压、欧姆内阻、充放电电流对端电压影响特性的基础上,提出基于动态模糊阈值的均衡方法,首先基于模糊算法对端电压阈值进行动态设置,然后据此进行均衡控制操作。实验表明,与传统端电压阈值均衡策略相比,该方法能够有效缩小单体电池之间端电压差异,明显缩短均衡时间。     

基于动态阈值的磷酸铁锂电池组均衡管理研究

针对磷酸铁锂电池组在搁置阶段出现的不均衡问题,通过电池单体开路电压与SOC的拟合方程,利用电池组中的最高电压,得到一个判断电池组不均衡性的动态阈值,并为均衡过程的实现制定了均衡控制策略,最后在MATLAB/Simulink软件平台了搭建了均衡管理模型。     

动力电池组变速率均衡方案设计

提出一种采用附加充电模块对电池组进行变速率均衡充电的解决方案:系统由主充电模块和附加充电模块对电池组进行共同充电,由电池管理系统主动调节各单体电池的附加充电电流,改变各单体电池的实际充电速率,实现对电池组的均衡充电。实验结果表明,采用该方案,20节串联的锂电池组充电结束后单体电池之间电压差值缩小了3倍,弥补了电池组的水桶效应,达到均衡充电的目的。     

锂离子电池系统均衡策略研究进展

相比电池单体,成组后电池系统的容量、寿命和安全性均会大幅度下降,其原因在于内部参数和外部环境导致的不一致性问题。因此,需要均衡管理系统保障电池的一致性,其中均衡策略是关键之一。从均衡动机、均衡目标、均衡算法和均衡策略评价四方面,对国内外电池均衡策略研究进展进行了综述。首先深入分析电池组一致性影响因素,确定均衡动机。其次,从均衡目标出发,总结了电池组、电路和多目标融合三方面研究进展。再次,根据不同的算法分类详细阐述均衡算法。之后,对均衡策略的评价进行总结并提出一种新的评价方法。最后,系统梳理了目前亟待解决的均衡技术关键问题,对未来均衡策略的研究进行了展望。     

基于可信度因子推理模型的电池组均衡方法

针对锂离子电池在成组使用过程中出现的电压、容量、内阻等不一致性问题  ,分析了传统电压均衡策略的优缺点,结合双向Cuk分组均衡器控制简单、均衡能量可双向传输及均衡电流易控制的特点,提出了一种基于可信度因子(C-F)  推理模型的分组均衡方法。该方法定义了单体电池的荷电状态(SOC)和端电压的不均衡度,利用C-F推理模型得到了电池组整体不均衡度,通过控制拓扑电路的均衡电流大小和方向减小了电池组的不一致性。对比实验表明,该方法能够有效地减小单体电池端电压和SOC的不一致性,提高电池组的整体能量利用率。     

串联锂离子电池组均衡管理方法研究

锂离子电池组在充放电时,对电池组中的单体电池进行能量均衡管理,能够延长电池组的使用寿命,论文提出了一种改进型的串联锂离子电池组充放电均衡管理方案,采用改进型Flyback变换器对串联锂离子电池组进行均衡管理,并通过实验手段验证了所设计的均衡电路能够达到预期的均衡效果。     

基于Cuk斩波电路的电池组均衡方法

电池均衡技术可有效减小锂电池组串联使用过程中的不一致性。基于此提出了一种使用Cuk斩波电路作为均衡器的新型均衡拓扑,该均衡拓扑使用双层开关选择均衡单体电池连接到Cuk均衡器,同时该均衡器采用零电压导通技术。均衡方案使用单层均衡器实现模组内部单体之间以及不同模组的单体之间均衡能量的同时转移。该均衡方案具有均衡电流连续且波动较小、均衡能量转移效率高等优点。对12节串联的锂电池组进行了充放电均衡实验以及静置均衡对比试验,实验结果表明,该方案可以有效减小单体电池间的不一致性,提升电池组的整体性能。     

电动汽车锂离子电池能量管理系统研究

为了给电动汽车提供良好的动力来源并保证安全可靠,根据万向纯电动汽车所用的锂离子动力电池的特性,提出了电池能量管理系统的总体设计方案.根据电池组使用要求,对管理系统进行了上位机与监控模块的硬件、软件设计;针对电池均衡的需要,提出了充电均衡控制策略;对电池配组进行了介绍,并提出了一种在工程上可行的电池配组方案.经实际调试和使用,该管理系统在纯电动汽车锂离子动力电池能量管理方面取得了良好效果.     

基于荷电状态的锂离子电池组主动均衡控制

针对锂离子电池组中单节电池间的差异性会对电池组的可使用寿命以及容量利用率造成严重影响,设计了一种电感式主动均衡电路。基于递推最小二乘扩展卡尔曼滤波(RLS-EKF)算法在线估算锂离子电池的荷电状态(SOC),同时以SOC值作为均衡准则对锂离子电池组实施均衡控制,实现了一种主动均衡控制策略,并开发了锂离子电池组能量均衡管理系统测试平台。实验结果表明,RLS-EKF算法的SOC估算误差在3.5%以内,并且所提出的主动均衡控制方法极大改善了电池间的差异性,电池的容量利用率大幅度提高。     

基于钛酸锂电池的离线均衡研究

以东芝钛酸锂电池组为研究对象,设计电池组的均衡方案,选择了能耗型均衡方式来实现电池组均衡,并且对不同情况下的电池组进行均衡实验。最终验证设计方案可靠,能对电池组进行有效均衡,从而提高了电池组的利用效率。     

氢燃料电池客车动力传动系统参数匹配研究

基于传动系部件参数直接影响车辆性能的事实,以车辆项目开发参数为目标,对某款氢燃料电池客车的动力传动系统进行了参数匹配研究;综合CRUISE与MATLAB软件的优点,通过软件交付的方法建立了该车型动力传动系统仿真模型,对整车进行在线仿真分析及试验验证。仿真结果表明:氢燃料电池客车最高车速、加速度、峰值扭矩等参数满足氢燃料电池客车所需的目标动力性能,客车动力传动系统的经济性能在满足要求的前提下并保留一定的裕量;氢燃料电池堆工作点发电策略有效,动力传动系统参数匹配合理,验证了氢燃料电池客车零部件参数选型的匹配策略。     

Application of Digital Twin in Smart Battery Management Systems

Lithium-ion batteries have always been a focus of research on new energy vehicles,however,their internal reactions are complex,and problems such as battery aging and safety have not been fully understood.In view of the research and preliminary application of the digital twin in complex systems such as aerospace,we will have the opportunity to use the digital twin to solve the bottleneck of current battery research.Firstly,this paper arranges the develop-ment history,basic concepts and key technologies of the digital twin,and summarizes current research methods and challenges in battery modeling,state estimation,remaining useful life prediction,battery safety and control.Further-more,based on digital twin we describe the solutions for battery digital modeling,real-time state estimation,dynamic charging control,dynamic thermal management,and dynamic equalization control in the intelligent battery manage-ment system.We also give development opportunities for digital twin in the battery field.Finally we summarize the development trends and challenges of smart battery management.     

车用锂离子动力电池组均衡管理系统研究进展

锂离子电池因其能量密度高、功率密度高和循环寿命长等优势已成为电动汽车动力电池的首选,然而成组后单体间的内阻、容量及电压等特性差异可能对整车电池系统的寿命、安全及性能带来严重影响,而均衡管理是保障动力电池一致性的有效方案。基于电池状态信息对电池组进行均衡管理,能够提高动力电池组的可用容量,降低单体间不一致性所导致的衰减、容量损失,并避免因过充、过放等异常使用而导致的安全风险。但由于高成本的均衡拓扑设计与复杂的均衡控制策略,均衡系统目前较难以广泛推广。梳理近年来均衡管理系统的研究进展与可行方案,较为具体地介绍了均衡电路拓扑结构及其工作原理,并总结了目前常用的与新颖的均衡控制变量,分析各类均衡控制策略在实车应用时的优劣,系统性地比较各种均衡方法的优缺点。梳理目前亟待解决的均衡技术难点,并对均衡技术发展进行了展望。