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。     

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。     

电动汽车电池管理系统均衡策略思考

通过对单体电池和串联电池组基本概念、内部基本性质、公式定义、电池一致性评价指标影响因素等多方面的分析,论证电压均衡方案的不合理性,提出容量均衡方案并给出实现方法。再从均衡方案无法根本上解决电池组不一致性问题的角度,给出改进意见,并赋予容量均衡策略新的灵魂,即其本质目的不再是电池组趋于一致性而是电池组最大可用容量最大化,使成组后的电池包容量利用率最大程度提高。     

电动汽车锂离子动力电池健康状态在线诊断方法

随着电动汽车的快速发展,高比能锂离子电池的衰减问题日益受到关注,其健康状态是耐久性管理的核心参数,对延长电池寿命提高系统可靠性至关重要。以三元材料锂离子电池为研究对象,基于正负极的开路电压模型,描述正负极和全电池的匹配关系并在全新电池尺度上重构其开路电压-荷电状态曲线,分析正负极匹配关系在电池经历各种老化模式后的演变特性,从而在全新电池尺度上重构老化电池的开路电压-荷电状态曲线,并据此提出了改进的锂离子电池老化模式无损定量诊断方法,克服了现有方法必须以电池的真实开路电压-荷电状态曲线为诊断依据的局限性,从而更加适用于实车在线应用。采用扩展卡尔曼滤波算法,从电池动态电流工况放电数据中辨识开路电压随放电容量的变化曲线,并使用所提出的老化诊断方法拟合该开路电压曲线,可以定量分析电池遭受的正极材料损失、负极材料损失和可用锂离子损失。在此基础上,提出电池最大可用容量的估计方法和真实开路电压-荷电状态曲线的辨识方法,结果表明,在动态工况下容量估计误差在1%以内,开路电压-荷电状态曲线的方均根误差在6 mV以内。该方法应用于电池组,可以实现电池组内各单体电池的最大可用容量和荷电状态一致性估计。     

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。     

新型蓄电池挖掘机设计及动力系统参数匹配

针对电动挖掘机动性差,电池容量衰减快导致电池续航能力低的问题,设计一种新型蓄电池挖掘机,完成了供电车及电缆自动收放装置的结构设计,提升整机机动性。分析了已有动力系统匹配方法的不足,提出基于电池放电特性的电池组容量匹配方法并给出SOC估算策略。该方法分析了放电倍率和放电深度对电池组容量估算的影响,通过不同倍率的放电试验建立其目标电池的Peukert放电模型,根据Peukert对实际工况下电池实际容量衰减进行补偿修正,提高匹配精度;最后,在20kW工况条件下进行300h循环试验,验证系统功能的实用性和设计方法的正确性。     

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。     

电动汽车磷酸铁锂电池均衡管理策略综述

电动汽车动力电池组通过将单体串并联达到所需电压和容量的要求,而单体电池在生产、使用过程中的差异性将导致整个电池包的容量降低、循环使用寿命衰减。本文分析了导致动力电池不一致性的影响因素,并列举了两种实际应用均衡策略,对策略的优劣与发展趋势做出了评价。     

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。     

基于多物理过程约束的锂离子电池优化充电方法

锂离子电池在快速充电过程中极易触发内部过热,并加速寿命衰退,因此在确保快速充电的同时主动约束锂离子电池重要中间物理状态具有重要意义。因此,提出一种基于多物理过程变量约束的电池快速充电方法。建立电-热-老化综合模型,并在典型充电场景下进行电热模拟精度验证;在此基础上,设计基于模型的荷电状态与内部温度估计方法,兼顾充电速度、温度约束与寿命衰退抑制,设计基于模型预测控制的快速充电策略。试验验证结果表明,所提出的充电策略能主动限制电池内部温度始终低于预定阈值,在相似的充电速度前提下,所提出的充电策略相比优选的恒流恒压充电法具有更低的寿命衰减速率,两者200次快充-放电循环的容量衰减分别为2.12%和4.88%。所提出的快速充电策略基于模型预测控制方法实现了电池内部状态的有效约束,综合提升了锂离子电池充电过程的快速性、安全性和耐久性。     

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。     

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。     

一种针对串联电池组带电不均衡的均衡技术

针对串联电池组的带电不均衡进行了研究,提出了一种新型的均衡技术,以电池ＳＯＣ作为判别 依据确定不均衡状态并制定相应的均衡方案,利用所设计的均衡电路来实施具体的均衡方案。为了验证该 技术的可行性,采用了６节磷酸铁锂电池组成的串联电池组作为实验对象,实验结果充分表明了所提出技术 高效性。     

轻型无人机电池动态冲击性能研究

随着民用无人机在各领域的大量应用,其安全问题引起了广泛关注,现有研究大多是以硬物撞击的形式分析无人机撞击航空器问题,很少关注其机载锂离子电池可能带来的安全隐患。为了更好地分析碰撞过程中轻型无人机电池包的破坏机理,先通过放电容量和倍率性能试验,进行电池寿命及一致性的评估,开展不同冲击能量的电池单体落锤冲击试验,研究冲击能量与单体失效模式的关系,随后通过不同荷电状态电池包的落锤冲击试验,研究其碰撞安全特性。结果表明,试验用单体和电池包均处于许用寿命范围内,且具有较好的一致性;冲击能量大小与单体的破坏模式密切相关,三个区域的冲击能量对应着三种不同的破坏形式,中等冲击能量对电池产生了最严重的破坏;机械冲击致使电池发生内短路,进而诱发热失控是导致电池包严重破坏的主要原因,这些结果为民用无人机整机碰撞问题的研究提供有益的启示。     

基于CAN总线的锂离子动力电池组管理系统

本文描述了一种新的动力电池组管理系统,该系统基于CAN总线技术,具有电池组状态监控、均衡充电、电池荷电量评估等功能,可以提高电池组的使用效率及寿命,保证电池组和电动汽车行车的安全.