基于单体一致性对动力锂电池性能的影响研究

限于锂电池单体的电压和容量,需将它们并串联形成电池组使用。动力锂电池组性能取决于单体电压、内阻、容量和SOC一致性。单体不一致性对电池性能有较大影响。充放电特性曲线能较真实地反映电池的特性和使用过程中的一致性。需要通过电芯制造工艺控制、配组过程优化及采取电池均衡管理策略提高单体一致性。     

梯次利用锰酸锂电池充放电特性研究

以梯次利用锰酸锂电池为实验对象,搭建储能电池测试平台,开展了恒压充电电压、恒流充电电流、恒功率充放电、环境温度等对电池组容量、内阻、电压一致性的影响实验研究.实验结果表明,将单体电池恒压充电截止电压设置在高于电池充电平台电压0.2V时,可以在较少时间获得较大充电总容量;在相同的充放电截止电压下,恒流充电电流越大,电池组...     

箱式储能系统及电热性能

开展了500 kWh集装箱式锂电池储能系统集成设计及研制。研究了储能系统静态下电池单体、电池模块、电池簇的电压和内阻一致性,以及储能系统额定功率充放电过程中电压、电流和温度特性。静态下储能系统单体电压极差8 mV,电池模块电压极差93 mV,内阻极差0.41 mΩ,电池簇电压极差150 mV,内阻极差17.63 mΩ;充放电过程中储能系统簇间电流极差6.8 A,电压极差3.0 V,电池最大温升15.0℃,最大温差5.0℃。研究结果可以为大容量集装箱式锂电池储能系统电池组性能评价提供参考。     

轨道交通用钛酸锂电池不一致性研究

以搁置一年的钛酸锂电池单体及模块为研究对象,分别对不同荷电状态下搁置的单体和模块进行初始电压、剩余电量、充放电容量等参数的测试,得出单体电池电压及内阻分布;并采用容量增量分析法分析钛酸锂电池在浮充搁置状态下性能的变化,进而研究不一致性对长期处于浮充状态的辅助电源寿命及性能产生的影响。通过整箱电池的电压分布,结合OCV-SOC特性曲线,选出浮充的最佳电压点,为轨道交通中使用的钛酸锂电池充放电控制策略的制定提供可靠依据。     

电动汽车用锂电池组均衡控制算法

串联锂电池组充放电时的不均衡,导致电池循环寿命缩短,均衡管理模块已成为电池管理系统的关键组成部分。针对串联电池组不一致性带来的影响,设计了基于超级电容的电池组单体电压均衡模块,该模块采用分组均衡,并将不均衡状态分为3种,分别采用不同的控制方法。仿真和实验结果表明该模块不仅使电池组均衡充放电,而且改进了均衡结构,提高了均衡效率。     

基于CAN总线的锂离子电池组充电管理系统

锂电池串联用作设备电源时,各节电池单体的个体差异比较大,会导致电池放电特性不一致。通过对锂离子电池组充电特性研究,运用PID控制算法控制电池单体恒流恒压充电,各个模块通过CAN总线上传电压电流电量信息,实现电池单体监控,实现恒流、恒压充电、过流、过压及短路保护,该设计使得每个模块独立运行,完成充电后电池均衡性强,并明显提高了控制精度。     

锂电池成组不一致性研究

锂离子电池的不一致性会影响电池组的使用寿命,降低了电池成组后的性能。锂电池成组不一致性是指单体电池的容量、电压、内阻、自放电速率等参数存在差异,是由电池组的组合结构、使用工况、使用环境、电池管理不同所致。对单体电池分选制度、电池组连接方式、BMS均衡控制、充放电策略和热管理提出了改进方法。     

卫星电源系统锂电池主从式均衡管理单元

提出一种适用于卫星电源系统的主从式架构锂电池均衡管理单元(CEMU),由主控模块、均衡模块和旁路模块等模块构成。旁路模块可进行选择性配置,主控模块负责均衡和旁路控制,而均衡模块采用基于双向DC/AC变换器的主动均衡,可在实现低损耗、动态均衡的同时完成高精度单体电池电压采样。这里设计了一款四节电池串联电池组CEMU,实验表明串联单体电压可实现高效快速均衡,均衡精度优于15 mV,单体电压采样精度优于5 mV。     

超级电容器充电过程中的双重均压研究

超级电容器作为储能器件在工业领域有着广泛的应用。为提高超级电容器模块的输出特性,延长模块的使用寿命,以面向未来航空航天器瞬时功率的应用需求为基础,文中提出一种安全可靠的超级电容器双重均压技术。通过测量恒流充放电条件下超级电容器的充放电曲线及计算单体特征参数,揭示模块中单体的不一致性。在恒流充电过程中,双重均压电路以Buck-Boost电路为主要电路,开关电阻法电路作为备用电路,使模块实现充电时的动态电压均衡并在充电结束时达到额定电压值且不出现过充现象。双重均压电路解决了超级电容器模块中因单体不一致性所致的电压不均衡问题。     

基于Buck-Boost变换器的磷酸铁锂电池串联电压均衡优化策略

针对磷酸铁锂电池串联应用中,由于单体电池之间存在不一致,从而导致蓄电池组利用率和使用寿命降低的问题,本文提出一种基于非能耗型电压均衡方式的复合式电路拓扑。该均衡电路在传统单体电池均衡电路的基础上,加入电池组间均衡电路进行拓扑优化,以提高电压均衡速度。通过对蓄电池组均衡优化策略进行仿真分析验证表明:与传统单一电压均衡电路相比,该优化策略控制简单、易于实现,在静态和充放电状态下,电池电压均衡速度都有明显提升,并且能有效避免电池组过充电或过放电现象,从而提高电池的使用寿命。     

钛酸锂电池恒功率及恒流测试特性比较

为了掌握钛酸锂电池在恒功率条件下的特性,促进钛酸锂电池在储能领域的应用和发展,分别以恒功率充放电模式、恒流充放电模式对钛酸锂电池进行了倍率及循环寿命测试,对两种测试方法下电池的容量、能量、内阻等特性进行了比较,并比较了电流-容量(安时)参数评价体系与功率-能量(瓦时)参数评价体系的不同。结果发现,相较于恒流模式,钛酸锂电池在恒功率模式下的放电容量、能量、效率等衰减较快,内阻随放电深度的增加增大较快;相较于电流-容量(安时)参数评价体系,功率-能量(瓦时)参数评价体系能更快、更明显地监测到电池性能的变化。     

基于Buck-Boost电路的能量转移型均衡方案

提出了一种基于Buck-Boost电路的新型均衡电路,实现了锂离子串联电池组充放电均衡。根据均衡能量流向,采取两种不同的均衡策略:电池组放电时,均衡能量由电池组向组内荷电状态(state of charge,SOC)较低的单体电池转移;电池组充电时,均衡能量由电池组中SOC较高的单体电池向电池组转移。以单体电池开路电压在线估计为基础,运用开路电压法估算SOC,选取SOC值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,对6节串联的磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验。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,同时提高了电池组充放电容量。     

动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现

锂离子电池组充放电过程中对电压、电流和温度比较敏感,而且各单体电池存在不一致性.提出了一种新的锂电池组充放电智能管理系统,能够实时检测电池组单体的电压、电流和温度,控制电池组均衡充放电,并实现对电池组充放电过流保护和负载短路过流保护.系统具有集成度高,体积小,精度高,反应快并能够灵活地扩展系统容量等优点.     

软碳负极材料锂电池在储能电站应用研究

为了分析软碳负极材料锂电池用作储能电池的优势,首先利用电化学工作站对单体电池基本动态性能进行实验测试,然后利用集装箱储能系统对储能电站工作特性进行实验测试。实验结果表明,单体电池在3C放电时,放电电压可以保持2.5 V以上,3C放电容量为37 611 mA·h,放电比率可以达到77.17%。电池充放电内阻相对较小,电池具有较高的充放电效率。储能电站电池模组在充放电过程中簇电压曲面平滑升降,电池的充入容量均值为50.45 A·h,标准差为0.75,放出的容量均值为49.60 A·h,标准差为0.82,各单体间温差较小,充放电温度变化一致性良好。因此,软碳负极材料锂电池单体具有优异的充放电性能,同时该电池串并联使用时一致性良好,满足作为储能电池的设计要求。     

带均衡功能的电压采集模块设计和实现

由于单体锂电池之间存在不一致性而影响其使用性能,因此在电池管理系统中须设置均衡模块。基于Freescale单片机设计并实现了20路带均衡功能的动力锂电池电压采集模块。该电压采集模块采用高速光耦进行单路选通;单体电池的电压经差分滤波电路、A/D转换电路以及单片机处理后用CAN总线发送给电池管理系统的主控模块。经实验验证该采集模块的性能稳定,充电完成后的电池一致性提高。     

充电模式下纯电动公交大巴退役电池性能分析

对共计5辆纯电动公交大巴车上的退役动力电池进行性能测试分析,主要研究充电模式下退役动力电池模块及电芯的容量、内阻、电压等主要性能参数的衰变特性,并与电池出厂前数据进行比较分析。此外,还研究了退役电芯的外观、容量、内阻及电压的分布特性和一致性。研究结果显示退役电池模块及电芯的容量明显下降,内阻明显增加,容量和内阻的一致性明显下降。退役电池剩余容量可观,可以进行梯次利用。     

基于阈值修正因子的锂电池动态均衡策略研究

磷酸铁锂电池具有能量密度大、电压平台高、无记忆性等优点，在电力工程中得到了广泛应用。但单体电池在容量、电压和内阻等方面的不一致性不容忽视。提出了一种基于阈值修正因子的锂电池动态均衡策略。对反激式均衡电路的拓扑及原理进行了分析，阐述了锂电池均衡电路原理。传统均衡技术以电池组SOC值均值为均衡中心来设置某固定值或比例的阈值，导致均衡效率不明显的问题，提出了一种带修正因子的均衡阈值动态调整方法，并通过能量转移矩阵稀疏度问题求解求得最优转移路径。最后通过搭建磷酸铁锂电池模组模型，验证了所提方法的合理性与高效性。根据仿真结果，验证所提方法能够优化磷酸铁锂电池组的均衡效果和提高锂电池组利用效率。     

一种均衡考虑锂电池内部能量损耗和充电速度的多段恒流充电方法

锂电池快速充电方法应该均衡考虑电池的安全、寿命和充电时间。为此,应该控制锂电池的温度或能量损耗。提出一种均衡考虑锂电池能量损耗和充电时间的多段恒电流充电方法。首先,通过测试不同电流的恒流工况充电电压曲线,建立锂电池直流内阻随荷电状态(SOC)和电流I变化的函数关系式。其次,简化恒流段内能量损耗计算表达式,并设计用于均衡充电时间和能量损耗的充电目标方程。最后,设计一条权重变化曲线以确定各个恒流段的充电电流。此方法实验过程简单,充电电流的计算过程简单。通过与恒流充电方法的实验比较,验证了该方法的优点。     

基于MSP430单片机的12节锂电池管理系统

设计了一种以MSP430单片机和LTC 6802芯片为核心的锂电池管理系统。实现对12节锂离子单体电池电压的检测及显示,对电池组充放电进行监控和保护,实现电池组的SOC估算和充放电均衡,利用CAN总线对其进行通讯设计。     

预放电模式对锂锰电池性能的影响

预放电模式对锂二氧化锰(Li-MnO_2)一次电池存储后的内阻、电压及放电性能有直接影响。研究恒流、恒阻和直接短路等3种模式预放电对Li-MnO_2电池性能的影响。在60℃存储后,恒流、恒阻和直接短路预放电的Li-MnO_2电池,平均内阻分别为569mΩ、852mΩ和1140mΩ,平均开路电压分别为3.257V、3.250V和3.271V。恒流预放电制备的电池,内阻、电压分布一致性更高,1000mA恒流放电时,恒流预放电电池的容量比直接短路预放电的高28.4%。