锂电池组动态热模型在混合动力汽车中的应用

锂离子电池热模型对于电池单体和热管理系统的设计有着重要的意义,研究串并联组合的锂离子电池组在混合动力汽车系统中的性能和寿命,提出面向控制的电池组动态热模型,该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时估计电池组中各单体电池的运行温度。实验利用18650型锂离子电池单体,实现3并3串和3串3并形式的电池组循环充放电,得到单体电池温度分布曲线。仿真比较结果表明,提出的电池组热模型具有较高的估计精度,满足混合动力汽车的热管理系统的设计要求。     

基于CFD与智能算法的电池组散热优化设计

针对电动挖掘机电池包的形状及电池排布方式,对三种散热方案进行了CFD仿真研究,并通过神经网络获得电池单体间隙与电池组最高温度的映射关系,利用遗传算法进行寻优,获得最优电池组排布。结果表明,与其他两种散热方式相比,正交风向的通风方式可以有效降低电池组最高温度,同时可以保证电池组各电池单体温度一致性,在此基础上通过神经网络及遗传算法进行电池组间隙优化,使得电池最高温度降低5 K,电池组体积减小13%,使得其排布更加合理。     

纯电动汽车锂离子电池热效应的建模及仿真

电池热模型可用来研究电池内部的温度分布和热传递,从而进一步提高电池的安全性能。通过实验测得不同温度和荷电状态(SOC)下电动车用锂离子电池内阻的变化情况,拟合得到电池内阻和SOC的关系表达式。通过Fluent软件建立了锂离子电池的单体温度场模型并进行仿真。仿真结果表明电池壳体对电芯的散热作用明显,在建模时不能忽略;电池正负极耳对电池整体的温度影响不大,在进行电池组建模时为了加快运算,可以忽略电池极耳。     

锂电池电-热耦合模型热管理系统仿真分析

锂离子电池的工作温度维持在适宜范围内,是保障电池安全、高效和长寿命使用的必要条件。构建符合其特性规律的锂离子电池电-热耦合等效电路模型,并对其进行离散化,通过仿真结果与实验数据对比验证了模型的精确性与可靠性。然后基于电-热耦合模型优化并行风道式散热系统的进口风速、楔形风道角、电池单体间距、表面偏移角四个参数,将并行风冷系统中四个参数数值利用正交优化法来设计实验组合,分析出各实验因素权重关系,通过较优组合结果对比得到并行风冷结构的最优参数组合,最优参数组合下的并行风冷系统使得电池组在25℃下工作的最高温度为30.72℃,温升为5.72℃,温差为4.54℃,满足电池组对工作温度的要求。     

基于信号的锂离子电池热失控故障早期检测

锂离子电池具有高能量密度、宽温度范围和寿命长等优点,在储能领域已被广泛应用。然而在实际应用中,电、热滥用或运行环境恶劣等原因可能引起电池组单体内部结构发生改变进而导致热失控事故,因此需要尽早实现电池潜在故障的准确检测。首先分析了锂离子电池热失控过程,之后介绍了基于信号分解的电池故障检测方法原理,包括经验模态分解和相关系数法,最后结合实际案例,通过K-means算法自动辨识电池组中故障单体,实现锂离子电池故障早期检测。     

电动汽车用锂电池温度场分析

锂离子电池组是电动汽车主要的动力来源,电池组的性能决定了整车性能。锂离子电池在使用时会有严重的发热情况,造成了电池组温度升高,并且各电池之间温度具有非均匀性,严重时会影响电池的使用寿命,产生故障甚至引发行车中的安全问题。以某电动车用锂离子动力电池为研究对象,对电池单体及电池组模块进行温度场分析,研究其动态变化规律,以得到其运行时的温度特性,为实际工程中电池组的设计及优化提供了理论依据。     

电动汽车用电池组的热性能

结合电池成组在电动汽车(EV)上的应用,研究锂离子电池特性与温度的关系、电池组的传热及散热方式。以LP2770134为单体电池,由6个11串5并模组、2个7串5并模组和2个8串5并模组构成100 Ah电池组,在不同放电倍率、不同环境温度下对电池组进行热仿真和实测。在同样的放电倍率下,环境温度升高,电池组温升加大;环境温度升高时单体电池的温度差异增大,部分单体电池温度超过了使用温度(环境温度为40℃时,单体最高温度达到51.5℃)。     

热电池电性能模拟研究

在恒温条件下进行单体电池放电实验,使用有限元分析软件ANSYS对电池组设计方案进行热模拟,得到任意时刻各单体电池的温度分布.以上述实验和模拟结果为基础,预测了给定放电电流曲线下整个电池组的放电电压曲线.预测结果和电池的实测值比较接近,具备了工程应用价值.     

锂离子电池模块热模拟仿真

锂离子电池组热行为对电池整体性能发挥起着至关重要的作用,研究电池组热效应对生产实际具有很大意义。基于COMSOL仿真平台建立3×3模块三维热模型,定量分析5 C工作电流条件下的温度分布。研究表明:模块温度呈辐射状由内向外逐渐减小,最高温度集中在中心区域;随着放电进行,电池内部温升逐渐增加,并且单体间温差在可控范围;换热系数为10 W/(m~2·K)条件下,5 C放电可使电池组工作在常温范围,表明在低于此倍率放电下,电池组均可正常工作。     

基于二维模型的单体锂离子电池热仿真与实验

基于锂离子电池二维平面电位与电流密度研究,结合电池组成材料的热物性参数,建立锂离子电池放电热行为热模型,开展了单体电池瞬态热行为流热数值仿真,结合电池温升曲线实验,验证了锂离子电池数值仿真模型.研究结果表明:基于二维电流密度非均匀分布所建三维单体锂电池热模型能够较准确地描述电池的实际放电热行为;电池外壳材质对热模型传热...     

由VMD与DBSCAN在线检测锂离子电池热失控

热失控影响锂离子电池系统的推广和应用。为预测锂离子电池系统的热失控，提出基于变分模态分解(VMD)与密度的噪声空间聚类(DBSCAN)算法的热失控在线检测方法。针对实际热失控案例，结合VMD与滑动窗口，在线分解窗口内各电池的电压信号，得到电压稳态分量；之后，提取各电池稳态分量与稳态分量均值的标准化皮尔逊相关系数，以及余弦相似度，并构建二维特征矩阵；最后，由DBSCAN自动辨识电池组中的故障电池，最早可在热失控前111 s检测出电压异常。     

锂离子单体电池与电池组的差异

小容量锂离子单体电池的比能量达140 Wh/kg,外推法预测的循环寿命达1 000次,大容量动力型锂离子电池组与之相比差很多.原因在于:锂离子电池对充电终止电压敏感,终止电压相差2.4％就会引起电池组循环寿命很大的变化;电池组中单体电池的差异只能减小而不能消除.解决上述差异的关键不是组装技术,而是要加强锂离子电池的基础...     

车用锂离子电池热失控研究综述

随着电动汽车的快速发展,锂离子电池得到了广泛应用,而锂离子电池的安全问题是电动汽车发展的基础.文中针对锂离子电池热失控的研究展开了全面综述.首先概述了电池在不同原因下引发的热失控,其中电池内部短路以及电池过充电是引发热失控的主要原因.同时重点总结了电池的整个热失控过程,包括单体电池的热失控机理以及热失控在电池组内的扩散...     

锂离子动力电池系统故障检测

锂离子动力电池系统的故障原因大多与单体电池的异常有关.针对故障电池组的实际运行数据,构建了电压和温度特征参数,分析其随运行时间的变化情况,通过阈值方法对异常电池进行判断.提取电池组在充电过程中单体电池的电压数据,利用充电电压曲线距离分析和局部离群因子(LOF)检测方法诊断不一致单体,结果表明两种方法的诊断结果一致.最后...     

锂离子电池组均衡电路及其均衡策略研究

为了改善电池组的一致性,提出了一种高效的锂离子电池组均衡电路,同时研究了适用于电池组均衡电路的均衡策略。设计了一种可充可放的能量转移均衡电路,该电路支持对单体电池进行均衡充电及均衡放电操作,同时也可利用电池组能量对多节单体电池进行均衡充电。提出的均衡策略根据运行过程中实时的电压值分析得到电池组中各单体电池需要均衡的程度,结合单体电池SOC最终给出适合于上述均衡电路的均衡状态,进而对单体电池进行均衡。并利用实验数据证明均衡电路与均衡策略的有效性。     

基于CNN-BiLSTM网络的锂离子电池健康状态检测方法

锂离子电池健康状态(SOH)是锂离子电池可靠运行的重要参考指标，为提高电池健康状态检测的精确性，提出一种基于CNN-BiLSTM网络的锂电池健康状态检测方法。该方法使用CALCE锂离子电池容量衰减数据集，提取电池健康因子(HI)作为模型输入数据，同时利用灰色关联分析法(GRA)验证HI选取的合理性，采用卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)构建网络模型，对电池容量进行预测，实现锂离子电池健康状态检测。实验结果表明，该方法SOH检测的平均绝对误差为1.3%,均方根误差为1.78%,精确度和可靠性较高。     

风冷式车用锂离子动力电池包热管理研究

利用CFD软件对串行风冷式18650圆柱锂离子动力电池包的散热效果进行研究,探究了电池排布方式、电池间距及进风口风速对电池包温度场分布的影响,并设计实验对仿真模型进行了验证。仿真结果表明:当电池以2 C放电时,采用顺排排布的方式布置电池最有利于电池组的散热;减小电池间距可以抑制电池组的最高温度,当电池间距为4mm时电池组的温度均匀性达到最优;提高进风口风速能显著提升电池包的散热效果,当风速达到4 m/s时,电池组的最高温度为307.2 K,满足设计要求。     

基于风冷散热的锂电池热管理数值模拟研究

圆柱形锂离子电池布置方式和热物性参数对电池的热特性及安全性具有重要影响.首先建立了18650型LiFePO4单体电池产热模型以及电池组散热模型,分析了排布方式、电池间距等电池模块几何参数以及径向导热系数等热物性参数对电池模块散热特性的影响.结果表明,电池的间距越大,其平均温度越低,温差越小,散热效果越好;单就冷却效果而...     

新充电方案对锂离子电池组循环性能的影响

用传统充电方案与新的充电方案交叉的方法对36V/10Ah LiFePO4锂离子电池组进行循环性能测试,结果发现:新的充电方案可以在一定程度上提升电池组的循环性能,对于单体性能差异较大的电池组,其改善效果尤为明显。通过实验分析发现,电池组循环性能的衰减主要是由于电池组整体的差异性而使得充电容量的衰减,而非单体性能的下降。另外,通过对电池组中3个单体进行单独放电而故意加剧电池组间单体电池荷电状态失衡,从而模拟实际使用过程中可能会出现的单体间自放电率差异较大的情形。在此种状态下,新的充电方案可以通过10次的循环过程将电池组容量恢复至正常水平。因此,新的充电方案可以有效地均衡电池组间单体容量差异,从而避免使用过程中由于单体间自放电差异的存在和累积而导致电池组寿命的急剧缩短。     

锂离子电池组的一致性及影响因素研究

以明确锂离子电池组一致性对使用寿命的影响为目标,详细分析了电池组一致性和使用寿命之间的关系,重点讨论了影响锂离子电池组一致性的因素,在此基础上提出提高锂离子电池组一致性的方案。结果表明:提高单体电池的一致性、科学的电池分选制度以及优异的电池管理系统是确保电池组一致性最重要、最有效的三种手段。