基于HPPC的锂电池欧姆内阻最优测试条件研究

针对锂电池欧姆内阻测试目前存在测试周期过长、测试精度低的问题,提出了基于混合脉冲功率特性法(HPPC)的欧姆内阻最优测试条件。在分析HPPC方法测试原理的基础上,通过改变实验条件研究电流倍率、采样周期对欧姆内阻的影响。实验与模型仿真数据的对比结果表明:在1.5 C充放电倍率、50 ms采样周期实验条件下能够有效提高欧姆内阻测试的准确性,降低测试时间。     

梯次利用锂离子电池欧姆内阻测试方法研究

研究了欧姆内阻的三种测试原理和方法。在深入分析混合脉冲功率特性(HPPC)欧姆内阻测试方法的基础上,提出了梯次利用锂离子电池欧姆内阻测试的最佳采样点(放电下降沿,充电上升沿)和采样时间;建立了电化学阻抗模型,对不同直流偏置下的交流阻抗图谱进行了参数辨识,验证了欧姆内阻和直流偏置电流的不相关性,为电流转换法中100ms采样时间下测试欧姆内阻提供了理论依据;研究了基于电流转化法的欧姆内阻测试新方法,该方法在100 ms采样时间下,有效地减小了测试设备和数据采集响应误差的影响,并适当地减小了极化对欧姆内阻的影响,提高了欧姆内阻测试的准确性。     

不同温度下磷酸铁锂电池内阻特性实验研究

以电动汽车用能量型磷酸铁锂动力电池为研究对象,通过不同温度(-20~40℃)下的电池充放电实验和混合脉冲功率特性法(HPPC)测量电池内阻,研究了环境温度和荷电状态(SOC)对电池充放电欧姆内阻、极化内阻和总电阻的影响。结果表明:随着温度降低,充放电欧姆内阻和极化内阻均增加,但欧姆内阻的变化率大于极化内阻;欧姆内阻是电池内阻的主要组成部分,对温度的敏感性比极化内阻更高;随着温度降低,欧姆内阻增加的变化率逐渐增大;在某一固定温度下,极化内阻比欧姆内阻受SOC的影响更大;SOC在0.2~0.8范围内,电池充放电内阻基本稳定,动力电池的荷电状态应控制在此区间内,以获得良好的功率特性。     

基于PNGV电路模型的航空钴酸锂电池内阻研究

对航空钴酸锂离子电池进行PNGV建模。通过模型的建立,可依据测试出的外部变量值来估算电池的内部状态变量。实验使用HPPC(hybrid pulse power characterization)法来获取锂电池在脉冲加载和过渡过程中的各项参数。最后通过Matlab/Simulink对电池的PNGV等效模型进行仿真分析。研究表明:所选取的PNGV模型精度高,能真实地模拟电池充放电特性;在固定温度和已知SOC的情况下,模型参数能得到较准确的估计。本实验结论可为锂电池的内部状态变量估算提供理论依据。     

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。     

不同工况下功率型锂离子电池的热特性与仿真研究

本文针对功率型锂离子电池在使用过程中可能出现的热失控问题,以21700圆柱型锂离子电池为实验对象,采用混合功率脉冲特性(HPPC)测试方法,研究了不同条件下(温度、电流、荷电状态)内阻的变化趋势,并分别建立了基于温度、电流参数的Rint、Thevenin与双极化(DP)电路模型及电热耦合模型。借助Fluent仿真技术,进行了不同模型的验证,对比了不同放电倍率下模型仿真与实测温升的拟合精度。同时,实现了不同倍率下电池热行为的研究,为功率型锂离子电池的温度预测提供了一定的理论依据。     

直流内阻对锂电池性能和配组电压一致性研究

对铝壳IFP1865140-12Ah方形锂电池直流内阻进行测试,考察了在常温下直流内阻对电池电性能如放电特性、功率特性、搁置特性和循环特性的影响,研究了直流内阻对电池配组后电压一致性的影响。结果表明,直流内阻在电池电性能方面有着重要的影响,直流内阻低的电池电性能更好。直流内阻一致性好的电池配组后电池组的一致性会更好,能够避免电池的过充或过放,延长电池组的使用寿命,提升电池组的性能。     

基于欧姆内阻压降的电池簇不一致性在线监测方法研究

由于电池pack箱初始性能参数及外部工作环境存在一定差异,针对其工作过程中不一致性问题的安全监测极为重要。若对箱体中每个单体电池各项进行实时监测与处理,数据采集量过大,易产生不良数据。因此在实现保障储能电站电池簇安全运行状态的条件下,通过探究在恒流放电过程中因不一致性而引发的电池簇与电池pack箱欧姆内阻压降浮动规律,提出一种基于欧姆内阻压降的电池簇不一致性在线评估方法。通过获取电池簇与表征单体因欧姆内阻造成的压降幅值,进行实时拟合得到线性关系,并求导得到变化速率,对变化速率进行在线记录,若电池簇因电池pack箱老化而存在不一致问题,则变化速率呈现增大趋势,利用此特征进行在线评估。最后,通过实验对所提方法的可行性进行验证。     

三元锂电池内阻特性的研究

以2.9 Ah三元锂电池为实验对象,参考FreedomCAR功率辅助型混合动力车电池测试手册,利用HPPC混合脉冲功率测试方法测试不同脉冲电流大小、不同脉冲时间长度下充放电过程中的内阻,实验温度为25℃,得出充放电状态下内阻的变化规律。实验结果表明,随着SOC的增加,充放电过程的内阻都呈现减小趋势,放电过程的内阻R值高于充电过程的内阻R值,且SOC=0.3后,放电过程的R值趋于稳定状态;随着脉冲电流大小的增加,内阻R值减小;随着脉冲时间的增加,内阻R值增加;SOC=0.1和SOC=0.2时的内阻R值明显大于SOC=0.3到SOC=0.9时的R值。     

锂离子电池大倍率放电热特性研究

高功率锂离子电池大倍率放电时产热量较高,影响电池的安全性。采用加速量热仪测定了18650动力型镍钴锰锂三元电池比热容、10 A及15 A放电下的温升、产热功率和产热量,结合电池在不同荷电状态下的欧姆内阻和极化内阻,探究了电池在放电初期和放电末期产热功率较高的原因。     

温度和放电深度对钠硫电池欧姆内阻的影响

钠硫电池的欧姆内阻与温度和放电深度(DOD)密切相关。通过不同温度下的脉冲放电实验,测量不同DOD时钠硫电池的欧姆内阻。除DOD为100%外,在某一固定DOD下,欧姆内阻随着温度的降低而增大。在某一固定温度下,DOD为0~7.14%时,随着DOD增加,β″-氧化铝陶瓷管外表面高阻抗的硫单质层被消耗,造成欧姆内阻逐渐减小;DOD为7.14%~85.70%时,欧姆内阻基本恒定;DOD为85.70%~100%时,随着DOD增加,电池负极有效反应面积减小,欧姆内阻急剧增大。DOD为7.14%~57.14%时,钠硫电池的开路电压为2.065~2.079 V,具有良好的功率特性。     

铅酸蓄电池充电初始时刻欧姆内阻测量方法研究

及时、准确地掌握铅酸蓄电池的性能参数,对于铅酸蓄电池的维护保养具有重要作用。蓄电池内阻是反映蓄电池性能状态的重要参数,但无法根据蓄电池全内阻对蓄电池的荷电状态和寿命进行可靠的估测。曾有文献通过实验证明,铅酸蓄电池欧姆内阻与蓄电池荷电状态的对数之间存在线性关系。基于此,本文对铅酸蓄电池在充电初始时刻欧姆内阻进行检测,从而为蓄电池的荷电状态和性能状态的实时监测提供可靠的数据支撑。     

不同工况下锂离子电池超声特性分析

超声信号可以检测电池内部物理性质的变化,通过声学与电化学的耦合,可以了解电池充放电循环期间发生的内部电化学变化规律。电池实际工作时会处于瞬时充电、放电、静置且随机切换的状态,而大部分学者只在标况、常温下进行特定充放电情况下的声学实验,对于实际应用的电池不太现实。基于上述问题,通过搭建磷酸铁锂电池电-声-热综合测试平台,分析了电池在不同工况（不同温度充放电、不同倍率充放电、静置温变、动态工况）下的超声信号变化,观察超声飞行时间和幅值的变化规律,阐述了超声信号在不同工况下的稳定性、灵敏性。在不同工况下的实验结果表明了声学特征表征动态工况的可行性,为未来超声应用于更多电池应用场景的研究奠定了基础。     

不同充电模式对锂离子电池极化特性影响

锂离子电池大电流快速充电成为近年来的发展趋势,但大电流充电很容易在电池内部引起严重极化,影响电池的性能与寿命。本文研究不同充电模式对锂离子电池极化特性的影响规律,首先,建立基于LiMn_2O_4/石墨电池的电化学-热耦合瞬态计算模型,充分考虑充电过程中电池内部的电化学过程和内热源实时变化,通过变电流充电时电池端电压变化和电解液浓度的空间分布规律,研究电池内三种极化的时变特性。然后,研究不同恒流充电倍率下电池端电压和极化电压随SOC的变化规律,提出表征电池极化程度和极化电压对电池充电过程影响的变量P_A与SOC_c,定量分析不同充电条件下极化电压对锂离子电池充电过程的影响。最后,研究Reflex快速充电条件下极化电压的变化规律,分析不同正向充电时间t_(ch)对电池极化及充电过程的影响,并给出了建议t_(ch)值。结果表明,极化电压受充电电流和SOC的直接影响,而其变化又直接影响电池端电压的变化,Reflex快充方法能有效抑制电池极化,减弱其对充电的影响。     

全钒液流电池极化损失研究

在全钒液流电池充放电性能研究基础上,采用原位电化学交流阻抗测试方法开展了全钒液流电池活化极化、欧姆极化和浓差极化的定量分析。结果表明,钒电池在较小充放电电流密度下,活化极化和欧姆极化是导致电压损失的主要原因。随着电流密度进一步增大,活化极化趋于平缓,而欧姆极化迅速增大,同时浓差极化也开始变得显著。在此基础上,针对充放电过程中的各类极化提出了系列解决方案,为高效率大功率全钒液流电池堆的开发奠定了基础。     

淘汰磷酸铁锂动力电池内阻测试方法研究

以淘汰磷酸铁锂动力电池为研究对象,采用内阻测试仪测试法、直流阻抗法、短路电流与内阻水平法、交流阻抗法分别进行内阻测试,结果表明:内阻测试仪测试法最简单,可以在线测量,但是系统误差最大;直流阻抗法和短路电流与内阻水平法可避免较大的人为误差,并且能够清楚地显示电池内阻在不同SOC下的变化情况,但是只能在离线状态下测量,其中,短路电流与内阻水平法测试是在大电流放电下进行的,对电池会产生一定的影响;交流阻抗法测试能够比较全面地反映各部分动力学过程产生的阻抗,但是只能测出某一荷电状态下的电池内阻变化,并且测试相对复杂且受环境影响较大。     

基于电池内阻特性的电动汽车放电模式研究

电流、温度大小会影响电动汽车锂离子动力电池组放电的效率及电池组一致性,其本质是电池内阻本身固有特性所致。通过研究锂离子动力电池组在不同温度、不同放电电流下的内阻变化,建立电池内阻变化图谱,分析不同温度、电流对电池输出能量的影响。根据电池内阻特性,结合整车动力性及经济性,将电动汽车放电策略分为可供选择的三种模式:动力模式、经济模式及限制模式。通过电动汽车续驶里程及放电能量的对比测试,比较所提出的各种模式的优缺点。实验证明,根据不同路况及使用需求,采用不同的放电模式,可以保证整车动力性,延长电池寿命,提高整车续驶里程。     

不同工况下锂电池热特性影响因素实验研究

针对电动汽车在日常运行过程中由于加速、爬坡、路面状况不良等原因导致电池模块内单体电池电压、电流分布不均匀的现象,利用高精密电池测试仪与恒温水浴联用的方法,研究LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2三元正极材料锂电池在不同环境温度、荷电状态、放电倍率以及循环次数下电池内阻的变化规律以及不同环境温度、荷电状态下温熵系数的变化规律。实验结果表明,不同的工作状态对单体电池的内阻、熵变的影响效果不同,因此,有必要对电池模块内电压、电流的分布状况进行实时监测,并添加散热系统。