模糊论在电池分类器中的应用

本文提出了一种基于模糊理论应用在电池分类器中实现曲线模板自动建立的理论算法,它的特点是当测出电池容量时,可相应快速准确的完成和完善电池充放电曲线模板的自动建立,并且,根据电池容量分类的需要来选择和调整曲线的模板,达到预期分类的目的,该算法可用于采用波形识别技术的电池分类系统。     

具有波形识别能力的电池分类器的算法研究

提出一种按电池充放电特性曲线进行模式识别分类的计算方法,即测出电池容量时也相应将充放电特性一致的电池分为一类,解决了按容量分类存在的缺点,采用该计算方法设计的分类器为制作出高性能的组合电池提供了重要条件,是一种具有分类准确性高,可信度强的计算方法。     

考虑降损和平抑峰谷的配电网储能电池Pareto优化模型

为发挥储能电池在配电网运行中降损及平抑峰谷的作用,建立了一种考虑降损和平抑峰谷的配电网储能电池Pareto多目标优化模型。该模型以配电系统中有功损耗最小和1天中各时段负荷方差最小为目标函数,以储能电池的充放电功率为控制变量,以罚函数的形式处理电池容量约束和静态安全约束。依据日负荷曲线获取储能电池最佳充放电时段,结合前推回代潮流计算方法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II）对多目标模型进行求解。基于最大满意度,在Pareto解集中分别分析了网损最小、削峰填谷效果最优和网损与削峰填谷折中最优3种优化方案,以获取不同的储能电池运行优化方案。最后,以IEEE33配电网系统为例,验证了所提方法的实用性和有效性,并分析了不同决策策略下运行方案的优劣,为配电网经济运行提供决策参考。     

磷酸铁锂电池梯次利用健康特征参数提取方法

动力电池梯次利用技术是电动汽车发展后时代的关键技术。以磷酸铁锂动力电池为研究对象,首先以伪二维电化学反应机理模型为基础,仿真分析不同充放电倍率和工况实验环境下电池端电压过电势组分情况,得出在低倍率恒流充放电以及脉冲工况放电过程中,电池的过电势均值近似恒定。以此现象为基础,设计了电池健康状态特性参数提取方法。首先,基于非线性最小二乘法实现了低倍率恒电流充放电的电池容量相关参数的提取;然后,将该方法与已有的电池开路电压、阻抗参数提取方法结合,实现了在低平均倍率、脉冲工况下的电池容量特征和内阻特征参数的提取;最后,通过实验验证了该方法的有效性。该方法可为磷酸铁锂电池的健康评价、梯次利用再分类与再成组提供依据。     

一种动力电池容量一致性辨识方法

对磷酸铁锂电池的充放电机理进行分析,并在实验室环境下,完成了成组电池的循环寿命测试。提出了一种应用充放电特性曲线进行电池一致性辨识的方法,将因子分析与系统聚类相结合,对充放电曲线的特征量进行主成分提取,通过最短距离法对成组的电池单体完成分层聚类。算例结果表明,通过电池初期的充放电曲线,可以准确地辨识出电池衰减后期的实际容量情况。该方法的可行性,将能够实现在运电池健康状态的评估,并为成组电池的均衡策略提供参考,有效保障在运电池的安全稳定运行。     

单体电池特性测试仪的设计与实现

设计了一种基于STM32F407IG控制器的单体电池特性测试仪,该系统由STM32F407IG控制器、充放电电路单元、彩屏LCD显示单元、电源单元、按键单元和USB转串口单元组成,并通过USB转串口单元与上位机相连。测试仪能对标称电压3.7 V的锂电池和标称电压3.2 V的磷酸铁锂电池进行充放电,显示充放电特性曲线并计算电池容量;能设定充电截止电压、充电电流、放电截止电压、放电电流、采样时间间隔等参数;能保存历史充放电数据并上传至上位机。测试结果表明所设计的测试仪具有良好精度,对研究单体电池特性有很大帮助。     

基于衰减模式的锂离子电池状态诊断

对MCMB/LiCoO_2锂离子电池的衰减模式进行研究,结果表明:正极荷电状态(SOC)移动,正极材料结构衰退,正极、负极极化和电解液动力学衰退是造成全电池容量衰减的共同原因,其中正极SOC移动是主要因素。基于上述电池衰减模式建立状态诊断模型,模拟电池的充放电曲线,模拟结果与实验结果吻合程度较高。基于电池衰减模式的诊断方法,可分析电池在循环老化过程中的状态变化。     

风储联合发电系统电池荷电状态和功率偏差控制策略

提出了一种新型的基于风电功率预测偏差和电池荷电状态(SOC)反馈的储能系统控制策略,通过预测结果计算风电功率的变化偏差,得出完全补偿波动所需的储能系统充放电功率,引入补偿系数联合求解获得储能系统的充放电控制指令。同时,建立了补偿系数的动态优化模型,包括长时间尺度下基于输出功率波动和电池容量变化指标的基准补偿系数寻优模型,短时间尺度下基于电池SOC指标和充放电状态的补偿系数快速修正模型。算法采用的最优求解和SOC指标具有广泛的适应性,便于推广不同容量储能系统在风电功率平滑中的应用,可以兼顾储能电池的寿命和输出功率的平滑性。算例结合风电场的功率实测数据,进行储能系统配置仿真,验证了该控制策略能够最大程度发挥储能系统能力,在维持电池能量稳定前提下,平抑风电场输出功率的波动。     

航空钴酸锂电池的温度特性研究

温度对锂电池的容量和充放电特性等关键指标有着重要的影响,对其进行研究可以为锂电池的实际使用和维护以及SOC估算提供依据。以航空钴酸锂电池为对象,通过实验研究其容量、充放电曲线在不同环境温度下的变化规律。结果表明:在环境温度高于20℃时电池容量变化不明显,但在环境温度低于0℃时,电池容量将快速下降。在低温环境下充电时,电池容量在平台区时变化很大,且上升速度明显大于在高温环境下。在低温环境下,特别在低于-20℃时,电池在放电过程中电压下降速度激增。放电初期,电池电压下降较快,进入平台区放电速度减慢,但一旦电池电压低于3.7V,电压急速下降。     

动力电池健康因子提取实验研究

动力电池梯次利用技术是解决退役电池去处问题的关键技术,其中锂电池健康状态(SOH是分类、配组的关键参数。目前锂离子电池健康状态估算方法以离线测试数据为主,解决其准确性和效率问题是难点。本文从实验出发,以测试数据为依据,在室温测试环境下进行单体电池的充放电老化实验,研究电池衰退容量与充放电曲线、内阻关系,提取表征电池的健康状态因子。在实验结果基础上,通过统计方法分析表征电池健康状态的健康因子与电池衰退容量相关性,量化各健康因子与电池容量的紧密程度,为锂动力电池的健康评价、一致性筛选、分类与二次成组提供数据支撑。     

基于特性曲线的锂离子电池分类新方法

提出一种基于特性曲线的电池新分类方法,通过分析列放电特性曲线上的特征,解释各特征点的物理意义,并说明特征点的提取方法,同时提出了通过增长容量分析（ICA）法分析电池内部材料相变过程的思想,再采用FCM聚类算法对电池进行分类筛选。通过电池组循环寿命实验验证新方法的有效性。     

一种新型氢离子电池体系的研究

提出并研究了一种新型的以导电高分子材料为活性材料的氢离子电池体系,该电池体系正极采用聚5-硝基吲哚,负极采用聚苯胺,电池电压为1.3V。在电流密度为10A/m2下放电,质量比容量可达85mAh/g,当电流密度提高100倍后,其质量比容量仍可达72mAh/g,说明该电池具有很好的快速充放电能力。同时,我们还探讨了正极中聚5-硝基吲哚的含量及电解质硫酸溶液的浓度对电池质量比容量的影响,以期找到制备该电池的适宜的工艺。     

Performance Evaluation of Lithium‐Ion Batteries on Small Electric Bus

We evaluate performance of lithium‐ion batteries on the small electric bus, conducting tests of cell and battery pack using discharge/charge machine. We suggest the test item on distinction between good and bad of a battery. In the discharge/charge cycle tests of cell at environmental temperature (25 °C), the relative capacity was 60% at 10,000 cycles. In the discharge capacity test of battery packs on the small electric bus, the relative capacity maintained more than 90% in progress for approximately 900 days. Finally, based on these results, we analyzed about influence factor on a battery discharge capacity.     

一种延长电动汽车蓄电池寿命的均衡充电控制策略

电动汽车用动力电池组都是由多个单体电池串联而成,由于单体电池的性能不可能完全一致,串联使用过程中,初期的细微差异在每次充放电的放大作用下,一段时间后单体电池间的性能差异就会逐渐增大,从而导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短。通过分析电池组提前失效的原因,针对耗散型均衡控制电路,深入研究电池组均衡充电控制的电路模型,并在此基础上提出一种既能够实现电池组快速充电,又能够消除单体电池不一致对电池组循环寿命影响的均衡充电控制策略。根据所提出的均衡充电控制策略,对72 V/120 AH铅酸蓄电池组进行对比测试,实验结果说明了该策略的有效性。     

锂二次电池正极含硫复合材料的研究

采用聚丙烯腈与单质硫在一定条件下制备含硫复合材料,并利用蔗糖进一步对所得含硫材料进行碳包覆。采用XRD和SEM对该材料进行了表征。以碳包覆材料为正极活性物质,金属锂为负极制备锂二次电池,检验其充放电性能,并考察了碳包覆工艺过程对材料性能的影响。实验证明,经过碳包覆后的材料有较高的质量比容量和良好的循环稳定性。同时,通过组装硫基材料为正极、中间相碳微球材料为负极的全电池,初步考察了硫基正极新型锂电池的充放电特性。     

电动汽车用铅酸善电池智能管理系统

绍了铅酸蓄电池的特点且设计出一套完整的基于P87C591单片机的铅酸蓄电池数字智能管理系统,包括铅酸蓄电池电压、充放电电流、内阻、剩余容量及电池温度等重要参数的检测,解决了传统充电方式中电池过充放电、寿命低等缺点,具有很好的应用前景,模块实现了对动力电池的监控和保护。具有接线简单、效率高、易于与整车控制网络相兼容等优势。     

基于动态规划的电池储能系统削峰填谷实时优化

削峰填谷是电池储能系统的基本功能之一。为了更好地发挥储能系统作用、延长电池使用寿命,削峰填谷优化需综合考虑电池容量和充放电次数、变流器出力、实时负荷曲线、与储能系统其他控制功能相配合等因素。文中提出一种基于动态规划的实时修正优化控制策略,可在优化模型中引入充放电次数限制和放电深度限制等非连续约束条件,并通过将电池电量离散化等方法解决含有非连续约束的优化问题。同时,针对电网扰动等因素引起的储能系统其他控制功能动作导致的电池可用容量不确定变化,通过在线修正的方法加以解决。上述控制算法已成功应用于南方电网兆瓦级锂离子电池储能示范工程。以该系统所在的深圳碧岭站负荷实测数据为基础,对所设计控制策略进行了验证,说明了其良好的优化效果。     

户外在线监测装置电源系统的设计及实现

为了解决户外高压绝缘子在线检测装置的电源问题,研究了此类装置电源系统的一套设计及实现方法。此系统主要由光伏阵列、蓄电池、充放电控制器构成。为降低成本及保证系统的不掉电运行,通过计算使光伏阵列功率和蓄电池容量匹配。在不同的光照和温度条件下,基于最大功率点跟踪(MPPT)的充电管理使光伏阵列始终工作在最大功率输出状态。系统还专门设计了独立的蓄电池管理子模块,依据蓄电池特性曲线对电池进行管理。配合电池管理子模块,主控制器还采用基于各子模块之上的宏观策略对蓄电池组进行管理,使其高效工作并延长其寿命。同时,由于该系统运行于野外高电压环境,有针对性的采用了抗干扰设计,其抗干扰性能已通过相关EMC测试。挂网运行结果表明,此电源系统达到了稳定高效的设计要求.     

基于参比电极的析锂电池安全充电控制

电池系统是支撑下一代新型电网的关键,然而随着使用次数增加电池性能会逐渐衰减,导致充放电能力大幅减弱。因此,本文针对三元锂离子电池,通过制备参比电极,揭示了不同温度充放电循环后电池充电性能变化。首先,设计了不同温度下的充放电循环实验,得到低温循环与高温循环两种状态下的电池;其次,通过植入参比电极标定安全充电曲线对比不同状态电池的负极电位情况,发现高温循环后的电池发生了析锂,并且在300 A电流充电持续时间上对比新鲜电池降低了76.19%;最后,对析锂后的电池建立了安全充电荷电状态-温度-电流等高线图。对比新鲜电池后发现,相同温度和荷电状态区间电池200A以上的充电能力减少了69.84%。电池发生析锂副反应后会严重影响电池充电性能,需要在实际的锂离子电池全寿命周期管理中予以考虑。     

阀控密封铅酸蓄电池失效机理及检测

通过对阀控密封铅酸蓄电池失效机理的分析,及对蓄电池充放电曲线特征值的比较,开发了阀控密封铅酸蓄电池在线检测系统。该系统可应用于各种蓄电池组的性能检测,在线检测每节电池的电压,动态放电测量电池内阻及负载能力,静态测量电池容量,综合测量判定电池性能,并对失效电池予以显示及报警,也可对电池进行有效的活化维护。本系统具有远端通讯功能,可实现遥测、遥信、遥控功能,大大提高了通信、供电系统的可靠性和自动化程度。