串联锂离子电池组仿真技术研究

在电动汽车车载电池、电池储能系统等应用中,由于单体电池性能和参数的限制,为满足电压需求将电池串联使用。选取锰酸锂电池的Thevenin等效电路模型,在实验基础上识别模型状态参数,建立了单体及三种串联电池组的计算机仿真模型并进行对比分析,串联电池组充放电实验的仿真结果说明了将串联电池组等效为一个电池的误差最大。进一步结合电池参数数理统计提出一种实现大规模串联电池组仿真的方法,16模块串联的电池组实验验证了其精度,为电动汽车整车仿真、电池储能系统实时数字仿真的电池模块提供一种仿真方法。     

基于k均值聚类算法的无均衡自适应锂电储能研究

针对大规模锂离子电池储能系统中因单体锂电池之间性能差异而产生的不均衡问题,提出了一种新型无均衡自适应锂电储能方法。基于无均衡的思想,识别检测用电负荷的用电差别,采用k-means算法对全体符合要求的单体锂电池进行聚类,建立锂电池组的性能模型。仿真实验结果表明,该算法整合性能差异较小的单体锂离子电池组成的电池组输出稳定,根据负荷和单体锂离子电池的约束条件,重新组合锂电池组以满足负荷要求。     

基于灰色关联度分析法的锂电池多因素综合性能研究

动力锂电池是电力储能系统和电动汽车的主要构件,为了满足电压、容量、功率等各方面的要求,通常在使用时需要串并联组合。如何客观、准确地评价单体电池的性能,已经成为目前电池筛选配组和成组应用研究领域的重点和难点。以大容量的动力锂电池为评估对象,选取灰色关联度模型、德尔菲法这两种方法各自优点来构建动力锂电池综合性能模型,并基于3种不同的归一化处理方法,分别计算出锂电池横向和纵向综合性能的评价结果,评估了这几种综合算法的优劣性。     

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。     

考虑内部参数不一致性的储能系统用锂电池组建模

目前,电化学储能系统建模普遍采用基于电池单体的简单等效模型,成组和系统模型中较少考虑内部电池参数不一致性,低荷电状态(SOC)下仿真误差较大,并且随着储能系统的运行,差异越发明显,难以反映储能电池的实际运行状态.基于锂电池储能电站成组结构,研究影响简单等效模型电压误差的因素及电池单体与电池模块的电压特性关系,分析电池单体间电压差异来源,提出一种串电容等效模型,并以电池单体SOC和电池单体容量为主要差异参数进行电压修正,建立考虑电池串之间不均衡电流的并联模型.仿真结果表明,串电容等效模型相较简单等效模型能够有效提升低SOC状态下模型的精度,为多电池单体串并联组成的电池系统仿真模型提供技术支撑.     

基于LTC3300-1的电动汽车锂电池组主动均衡系统研究

电动汽车动力电池组由单体电池串并联而成,由于单体电池之间存在不一致性,因此,电池组的性能和寿命受到严重影响。电池均衡系统可以降低单体电池之间的不一致性,延长电池使用寿命。采用电池管理芯片LTC6804-2与电池均衡芯片LTC3300-1,设计了一套能量双向转移型电池主动均衡系统,并用12节锂电池进行实验。实验结果表明该均衡系统可以有效降低单体电池之间的电压差,均衡效果明显,因此,该均衡系统对提高单体电池的一致性和延长电池组的使用寿命具有重要的应用价值。     

一种新型动力电池组能量均衡系统研究

针对动力电池组因受生产制造工艺差异和工作环境复杂等因素影响造成电池间离散度逐步显现、性能下降等不良现象的问题,提出一种结合单体电池间被动均衡、电池包间主动均衡的新型动力电池组均衡系统。系统分别以单体电池平均电压、电池包平均电压为控制目标,确定电池能量转移路径以进行电压均衡。最后在Matlab/simulink中建立锂电池模型和均衡电路模型进行仿真验证。仿真结果表明,所述串联电池组均衡系统能在电池组静置期间、充放电期间进行高效均衡,是一种全方位的电池组均衡技术,可以有效解决动力电池组状态逐渐离散的问题。     

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。     

基于双层准谐振开关电容的锂电池组均衡方法

电动汽车用动力锂电池组一般采用多个电池单体串并联的结构,由于电池单体本身的不一致性,需要在电池组充、放电过程中进行能量的均衡控制。采用双层准谐振开关电容的均衡方法进行串联电池组的能量主动均衡,通过对常规双层开关电容均衡方法的改进,利用准谐振软开关实现开关的零电流导通和截止。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。     

考虑电池组不一致性的储能系统建模及仿真

在当前电池组建模中,往往忽略内部参数差异,将其简化为单体进行仿真。但是,对于电池储能系统,其规模较大,内部单体参数往往差异明显,需要考虑不一致性建模。通过对电池单体和电池组进行循环寿命测试,研究电池老化过程中参数的变化规律。在此基础上,搭建了适合于储能电站优化设计、控制策略参考的考虑不一致性的电池储能系统的详细模型,并将该模型应用于储能系统平抑风电波动的仿真。仿真结果显示,详细模型能够比简化模型提供更优的控制参考。