[动力电池]基于模型的动力电池系统多尺度热安全设计

针对锂离子动力电池系统的热安全问题,从电池材料、电池单体、电池系统三个尺度,提出了基于模型的电池系统热安全设计开发总体思路。总结了电池材料热稳定性、电池单体热失控特性、电池系统热失控蔓延特性等的测试表征方法。探讨了建立电池热失控的化学反应动力学模型、单体热失控温度与压力预测模型、电池模组热失控蔓延模型过程中需要考虑的因素。利用模型进行仿真分析,可以得到影响电池系统热安全性的主要因素,并指导多尺度热安全设计。     

基于电热耦合模型和多参数约束的动力电池峰值功率预测

锂离子动力电池的峰值功率（State of power,SOP）直接影响电动汽车的加速爬坡性能以及回馈制动的能量回收能力,然而其不能直接测量,且准确估计十分困难。这源自于电池内部复杂的电化学特性,尤其是电池运行是一个电热特性相互耦合的过程,过高的充放电功率可能引起电池过热,进而导致电池寿命加速衰减甚至引发安全事故,因此,引入电池温度作为峰值功率的重要约束条件之一,综合电池温度、电压、荷电状态（State of charge,SOC）等多参数约束实现峰值功率预测。首先建立电池电热耦合模型,准确描述电池电、热动态特性;进而在多参数约束条件下预测电池峰值功率;最后,改进了电池热模型的参数辨识方法,并在不同温度环境和动态工况下试验验证电池建模和峰值功率预测方法的有效性,试验结果表明该方法可有效预测电池充放电功率,提高电池使用的安全性。     

基于专用电池监测芯片的AGV蓄电池监控系统的设计

介绍以专用电池监测芯片为采集器的AGV蓄电池监控系统的设计思想和方法。通过专用电池监测芯片DS2438可实现对蓄电池组中每只蓄电池的电压、电流、温度、剩余电量及充放电过程的在线监测，可以改善蓄电池的维护效果，从而提高蓄电池的使用寿命。着重介绍了该系统的设计原理及软、硬件设计。     

阀控式密封铅酸蓄电池在水文遥测上的应用与维护

理解和掌握阀控式密封铅酸蓄电池的结构及充放电原理,对于正确使用蓄电池,延长电池使用寿命,使其更好的为水文遥测系统服务具有重要意义。文章从分析蓄电池充放电过程入手,重点指出了放电后正、负极板上的生成物硫酸铅的一些特性。结合水文遥测系统中电池常出现的问题,作出简明的分析,同时指出了蓄电池日常维护中的若干注意事项。     

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。     

蓄电池维护中的电池内阻测试

介绍阀控铅酸(VRLA)蓄电池内阻的组成、测试原理和方法。不同的测试方法和测试条件得到的蓄电池内阻中包含的成分不同,数值各异。虽然电池的内阻与电池的容量或寿命之间没有严格的数学关系,但是电池内阻的变化趋势,可以提供电池性能和寿命的相关信息。重点介绍了一种采用DC脉冲负载电流测方式方法的测仪。     

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DS2438芯片的电动车蓄电池在线监测管理系统

介绍以DS2438为采集器的电动车蓄电池在线监测与管理系统的设计思想和方法。该设计可实现对蓄电池组中每一只蓄电池的电压、电流、温度及剩余电量的在线监测,可改善蓄电池的维护效果,进一步提高电池的可靠性。     

基于慧鱼模型纽扣式电池检测系统的设计

纽扣电池作为电池的一类,它有着不可替代的地位和较广的应用范围。而传统的纽扣电池检测方式却是单一、低效的,且不合格电池使用率较高。为了能够提高电池检测的工作效率,降低不合格电池的使用率,同时改善电池的检测方式,设计了一个代替传统检测电池方式的作品。利用送料装置、检测装置和接料装置这三个分支结构来完成整个系统的工作,从而达到检测的目的。通过这个系统的设计,可以使电池检测过程中的不合格率降低,检测更连续,人工检测的弊端得以消除。     

基于动态内热源特性的车用锂离子动力电池温度场仿真及试验

针对电动汽车动力电池在充放电工作过程中由于热量聚集而导致的温度场非均匀性问题,采用数值仿真与试验相结合的方法,基于电池内阻温升特性,考虑耦合正负极耳的热影响,建立生热速率的时变内热源模型,获得更加精确的电池温度场分布及其动态变化规律,并深入进行温度一致性分析。以某车用锂离子动力电池为样本,对电池单体及模块分别进行温升计算和三维温度场分析及相应的测试试验。结果表明:同一充/放电倍率下,放电温升明显大于充电温升,且电池最大温差随着倍率的增大而增大;电池的温升是一个随时间先增大后恒定的非线性变化过程,且随着放电倍率的增大电池温升速率越大;电池模块温度场并非电池单体温度场的简单叠加,且在相同充放电倍率下电池模块的热一致性不如电池单体。     

Automated battery test system

Battery testing is required for a wide range of applications. This includes quality assurance, design verification and performance assessment purposes for battery manufacturers, validation purposes for battery users, and battery behavioural research purposes for engineers developing behavioural prediction algorithms. Regardless of the application, determining the behavioural characteristics of batteries is a non-trivial problem. The electrochemical processes of a battery are complex, involving many parameters that are non-linearly interrelated. Therefore it is important that a test system designed for investigating battery behaviour provides accurate and reliable control and data acquisition. Manual testing is a labour intensive and time-consuming process. Automated testing can alleviate the labour requirements, with the added advantages of limiting human error (through limited human involvement), maintaining consistency between tests and providing flexibility in test conduction time and test routine.

This paper presents the architecture of an automated battery test system. The paper begins by providing details on battery testing procedures. A typical test cycle, where the battery passes through all operating phases of charge, float charge and discharge, is described. The battery testing technique of accelerated thermal ageing, a special case of cyclic testing, is also described. This allows the identification of the parameters that are to be acquired and controlled and hence provides the specification for the battery test system.

A specific battery test system solution is presented, which was designed for conducting valve regulated lead acid battery behavioural research. The system employs commercial off the shelf (COTS) components. Versatility is a key attribute of the system. This versatility extends from the ability to accommodate various battery configurations (different number of blocks per string and number of strings) and battery types (single cells through to mono-blocks) to the ability to vary the way the test is conducted and the criteria for data acquisition.     

基于ANSYS的电动汽车动力电池温度场的研究

针对电动汽车动力电池在各种工况下的温升以及电池成组后温度场分布问题,应用有限元软件Ansys,对电池0．3C、1C放电至截止电压时的温升进行热仿真分析;对成组电池0．3C放电至截止电压进行了温度场仿真;对电池单体,分析了在电池上添加散热肋片时电池的温升。结果显示：随着电池放电倍率的上升,电池的温升越高,电池内外的温度不均匀性越大;电池成组后放电时会产生热量聚集现象,使位于中间位置的电池温度进一步上升;散热肋片能使电池最高温度下降2℃左右,但由于电池包中电池间隙太小导致其增加散热效果不明显。     

用户多电源供电储能系统蓄电池充放电控制研究

为了提升蓄电池充放电控制的准确性,对用户多电源供电储能系统蓄电池充放电控制进行研究。通过设计双向AC/DC变换器实现蓄电池充放电控制,以双向AC/DC变换器一般数学模型为基础,加入同步旋转坐标系构建双向AC/DC变换器dq模型,提升蓄电池充放电控制的准确性;并网运行时,双向AC/DC变换器利用PQ控制策略,完成蓄电池充放电过程中功率平衡控制;离网运行时,双向AC/DC变换器利用V/f控制策略,完成蓄电池充放电过程中电压与频率的平衡控制。实验结果表明,所研究蓄电池充放电控制策略能够有效控制蓄电池充放电,提升蓄电池充放电过程中功率平衡控制的准确性。     

单相智能电能表电池欠压故障分析

单相智能电能表时钟电池与抄表电池共用一块电池。时钟电池为实时时钟模块、相应电路及器件提供电源;抄表电池保障电能表停电抄表、全失压和停电开盖检测等功能,并为相应电路及器件提供电源。该文主要剖析单相智能电能表电池欠压故障对电能表运行产生的影响,分析单相智能电能表电池供电结构,查找电池欠压的主要原因,并建议厂家改进产品结构。     

铅酸蓄电池使用寿命影响因素与电池失效原因

铅酸蓄电池以其高的性价比而得到广泛应用。本文综述了铅酸蓄电池使用寿命主要影响因素,分析了铅酸蓄电池常见的几种失效原因。提出了一些延长铅酸蓄电池寿命的相应措施。     

动力锂离子电池热失控燃烧特性研究进展

频发的电动汽车火灾事故引起了对动力锂离子电池燃烧特性与火灾消防的日益重视。在动力锂离子电池起火燃烧演进的三阶段划分中,首先是外部滥用条件引发了动力锂离子电池内部材料化学反应的自我加速过程,随着化学反应放热累积和产气气体增加,导致在一定的压力下动力锂离子电池进入释放阀打开进入泄气过程,最后释放气在多种着火源引导下进入起火燃烧过程。事实上,在动力锂离子电池的热失控燃烧过程中,这三个阶段并非完全割裂,是一个复杂的并列发生现象。与传统的火灾相比,动力锂离子电池的燃烧有其特殊性,如燃烧受控条件涉及化学反应释放的热量、动力锂离子电池电能内短路后转化生成的热量、动力锂离子电池材料体系中的可燃成份、动力锂离子电池泄气中易燃气体组成等。综述动力锂离子电池热失控的演化进程、泄气的组分与浓度及毒性、动力锂离子电池单体和模组的燃烧放热量和放热速率以及燃烧过程的质量损失等燃烧特性、电池包的火灾蔓延特点与灭火剂筛选原则。针对动力锂离子电池火灾的机理及特点,总结现有研究中存在的不足、可能的改进措施以及研究尚未涉及的关键研究点。     

基于数据驱动的电池系统泛化SOH估计方法

准确可靠的电池健康状态估计是保证锂离子电池安全运行的关键,同时为失效预警提供参考。提出一种适用于电池单体和电池组的健康状态估计通用方法。首先,提出基于局部充放电数据的电池单体高效健康因子提取方法,保证健康因子和容量的高相关性和实现健康因子的在线可获取性。其次,提出考虑电池组容量衰减和不一致性的特征生成策略,利用主成分分析获取融合特征,利用双时间尺度滤波和电池组等效电路模型拓宽特征提取方法的应用范围。然后,基于高斯过程回归算法框架,考虑健康因子和容量衰减的整体关系和局部变化提出改进的高斯核函数提高估计精度和可靠性。最后,利用多个试验数据集验证算法在不同应用条件下的泛化能力。估计结果表明,对恒流放电工况的电池单体估计误差小于1.28%,在动态变温条件下电池单体估计误差小于1.82%;串联电池组的验证结果表明在各种应用场景下估计误差均小于1.43%。提高了电池系统健康状态估计的精度以及在广泛应用场景下的适应性。     

基于模糊神经网络的铅酸蓄电池组管理系统

基于目前的电池设计和制造水平,利用模糊神经网络原理对电池组管理系统进行了研究,有效地提高了电池组的使用效率和寿命,实现了对电池组单体之间的均衡控制和智能管理.     

新能源汽车动力电池防寒防冻性能检测装置的设计与实现

动力电池是新能源汽车的三大组成部件(电池、电机、电控)之一,它的工作性能影响着新能源汽车的续航能力。温度对动力电池性能、寿命及安全性均有影响,高效合理地设计电池的冷却系统对电池的正常工作有重要作用。本方案设计新能源汽车电池的防寒防冻性能检测装置,保障新能源汽车动力电池电性能及热管理控制系统高效、稳定、安全运行,从而满足新能源汽车在各种工况下安全稳定工作有着积极意义。     

基于最小二乘法辨识模型的铅酸蓄电池在线监测系统设计

针对传统铅酸蓄用电设备异常监测系统监测准确率较低的问题,设计基于最小二乘法辨识模型的铅酸蓄电池在线监测系统。利用单体电池传感器的模块和基于电池组数据的集中器模块,构成硬件设备;利用上位机单元收集和存储电池电流以及电压数据,识别电池二阶模型参数;凭借最小二乘法计算出电池的荷电状态、电压、电流和内阻值,实现电池在线监测。实验证明,所提方法能够很好监测出电池电压、放电和寿命参数。