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.     

一种基于聚类算法的梯次利用电池串联成组方法

纯电动车车载锂离子动力电池均是成组应用,电池单体之间存在容量、内阻和电压等多个参数的差异,如何筛选成组成为一个关键性问题。对世博会大巴车退运电池进行了容量、内阻等测试,随后使用聚类算法对退运电池串联成组,其中电池筛选指标采用了最大可用容量、欧姆内阻、极化内阻和平台电压。由于各指标之间的非相关性,使用定性与定量相结合的层次分析法计算出各个指标之间的权重。对相关数据归一化并加权处理后,使用K均值(K-means)聚类方法进行聚类分组,对选定电池进行重新成组。使用实物试验的方式对成组后的模组进行测试,采用容量利用率评价模组的一致性,验证了成组方法的可行性和有效性。     

电池单体参数不一致对电池模组性能影响研究

由电池单体串并联组成的电池模组是电池系统的有机组成单元,研究不同拓扑模组性能受单体参数不一致性的影响,对实现电池储能系统的规模化具有重要意义。以6节单体为例,通过不同的串并联组合成多种不同拓扑电池模组;基于电池Rint等值电路模型,分析了电池模组内单体不一致原因,建立了不同拓扑模组的等效模型;通过求偏导法,分析了单体内阻的不一致性对模组等效内阻的影响;通过正交实验法,研究了单体内阻、容量和端电压的不一致性对不同拓扑模组等效容量的影响;同时通过正交实验法,分析了单体电压和内阻的不一致性对不同拓扑模组等效端电压的影响。结果表明:"先并后串"型和"先串后并"型模组的等效性能参数受单体参数不一致性影响的差异性明显,且具有一定规律性,可为电池分选与成组提供参考。     

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。     

动力锂离子电池串并联仿真技术研究

由于不一致性问题和短板效应的存在,动力锂离子电池串并联成组后性能会比单体进一步降低。以新电池筛选以及旧电池梯次利用为背景,选取电学模型分析了储能系统用大容量锰酸锂电池和磷酸铁锂电池的模型状态参数,并通过等效电路的微分方程建立了单体电池和串并联电池组的计算机仿真模型。为验证仿真模型精度以及分析串并联仿真结果,分别对不同内阻分布、荷电状态分布和单体容量分布的筛选结果进行倍率充放电实验,研究了单体电池参数不一致程度和串并联连接方式对电流不平衡度的影响。本文提出的串并联仿真方法为评估动力电池组和储能系统的性能提供了重要手段。     

锂离子电池组合前后的特性研究

为更好地使用锂离子电池组,更精确地估算电池的荷电状态(SOC),对锂离子电池组合前后进行了常温4.0 A充放电、常温7.5 A放电、-20℃下4.0A放电以及55℃下4.0A放电等实验测试.实验结果显示:锂离子电池成组后的充放电特性有所下降,电池组总容量下降为单体电池的90%左右,SOC偏低,工作电压的下降速率在放电末期急剧上升,可达平台区的50倍.对电池组的一致性进行了分析,得出锂离子电池成组时应充分考虑单体电池的一致性;在估算SOC时,采用电池组参数和单体电池参数相结合的方式.     

锂-二氧化锰单体电池筛选方法的研究

单体电池的一致性直接影响成组后电池组的性能。影响单体之间一致性的因素主要有:电压、内阻和容量。通过对同一批次生产的锂-二氧化锰单体电池不同贮存期开路电压变化和内阻差异进行统计、分析,单体不同倍率的负载能力测试以及实效验证实验,确定了锂-二氧化锰单体电池的筛选方法和顺序。     

基于正态分布的锂电池组建模仿真

电池组仿真用于描述电池组的外特性变化及电池间相互耦合关系,对电池成组研究有重要意义。同批次电池参数符合正态分布的数理统计规律,以Thevenin等效电路为单体锂电池的仿真模型,通过MATLAB进行正态分布参数拟合,获取任意数量锂电池的容量、开路电压、欧姆内阻、极化内阻和极化电容等参数,建立了基于正态分布的锂电池成组建模仿真方法,并验证了建模仿真精度,为锂电池成组建模仿真提供了新的仿真方法。     

基于一致性模型的梯次利用锂离子电池组能量利用率估计方法

锂离子电池的不一致性导致电池组的容量和寿命等指标显著小于电池单体,且该问题在梯次利用的应用场景下更为严重.电池组老化后,电池组内电池不一致性参数之间并非相互独立,而是相互耦合,因此造成电池组一致性建模困难,降低了电池组的能量利用率的估计精度.针对梯次利用电池筛选成组和成组后的状态评估,该文提出一种基于Copula理论的电池组一致性建模方法,同时实现了电池参数分布特性和参数间相关性的准确刻画.基于电池组一致性模型,提出一种电池组能量利用率估计方法,并进行实验验证,估计误差在1％以内.最后分析电池组能量利用率的影响因素,以指导电池组的优化成组和使用.     

单体热电池多参数自动检测技术

为了解决热电池检测技术中人工操作精度低、效率低、可操作性差等问题,介绍了一种单体热电池多参数自动检测技术。该技术采用计算机控制多台检测仪器和机械手臂,并设计单体热电池自动检测软件系统,实现了热电池多参数检测过程全自动化,具有检测精度高、效率高、能适应不同型号和功率的热电池测试等优势。     

混合动力城市客车用电池参数的匹配及优化

分析了混合动力城市客车在动力电池选型及参数匹配时存在的主要制约因素,以及电池主要参数对整车性能的影响,在初步确定动力电池基本参数的基础上进行优化.将优化后的动力电池进行整车道路试验,结果表明:匹配优化参数的蓄电池组的混合动力城市客车,动力性和经济性较优化之前都得到了提升,特别是冬季低温时,节油率可提高约5％.     

充电模态下电动汽车动力电池模型辨识

电池模型及参数辨识是电动汽车动力电池进行充、放电优化控制的基础,同时模型参数受充、放电工况的影响。为对充电模态下的电动汽车动力电池进行建模与参数辨识,对动力电池建模方法、模型参数辨识算法展开研究,建立基于电极阻抗谱理论的可变阶次电池等效电路模型,提出基于遗忘因子扩展递推最小二乘算法(FFRELS)的模型参数辨识算法,构建基于贝叶斯信息准则(BIC)的电池模型最优阶次选择算法,创建基于晶格气体模型(LGM)的电池开路电压模型,对电池模型参数辨识算法进行修正,实现了充电模态下的电池模型参数辨识与最优阶次选择。仿真结果证明了该方法的有效性。     

Considerations for Selecting and Sizing Batteries

Selection and sizing of storage batteries are often thought of as simply applying a formula to a load profile; however, in practice, when selecting an optimum battery many factors should be considered. These factors include battery type, plate material, plate construction, specific gravity, battery application, and so forth. Various applications will be discussed and illustrative examples will be provided as required. Although the emphasis of this paper will be on stationary batteries, uninterruptible power supply (UPS) and photovoltaic system batteries are also discussed. The guidance provided will enable the user to understand the requirements for a specific application and aid in selecting an optimum battery.     

HEV用锂离子电池动态模型参数辨识方法研究

提出一种适用于动力电池等效电路模型的参数辨识算法.基于恒电流充放电试验和复合脉冲功率特性测试工况分别获取平衡电势和欧姆内阻与荷电状态的函数关系,利用动力电池初始状态启动递推最小二乘法辨识电池模型参数建立电池仿真模型,结果表明提出的4步骤RIS算法能很快辨识动力电池关键参数,且误差在2%以内,同时在线辨识功能可实时优化混...     

专家诊断系统在可充电池中的应用

准确地评估可充电池的性能 ,是提高电池能量利用率、延长电池使用寿命的重要前提。分静态和动态两种情况讨论了可充电池在充电或使用过程中 ,如何根据电池所表现出来的外部特性 (如单体电池电压变化情况 )合理地选取采样点 ;如何根据获取的数据和一定的判断准则进行相关计算 ,并结合电池特性进行电池性能评估。分析了人工智能专家系统应用于电池诊断的具体方法 ,对如何把专家经验应用于电池运行状况判断进行了进一步的探讨     

适用于风电场的最佳电池容量选取的方法

为了促进风能的利用与发展,减小风力输出波动的技术是不可或缺的。文章对应用于风力发电系统存储电池的电池功率与电池容量进行计算分析,并提出了一种推导最佳电池容量了判据方法。该方法采用时间常数-合成输出标准偏差特性,结合对风电平滑的效果,依据成本/性能比得出最佳的电池功率与电池容量。研究结果对嵌入风电场的储能系统参数的选定具有一定的参考价值。     

浅析农用车起动用铅酸蓄电池的设计

研究了起动用铅酸蓄电池(以下简称蓄电池)在农用机械车辆(以下简称农用车)上使用时,其蓄电池在设计中注意的几个问题,并阐述了其对蓄电池性能的影响。实验结果表明:通过对蓄电池的正确选型和蓄电池结构、合金和加酸量的改进设计,达到了蓄电池长寿命、可靠性、安全性的目的。     

锂离子电池热耦合SP+模型及其参数化简

为了更加准确便捷地研究锂离子电池的性能和健康状态,提出了一种热耦合SP+模型。首先,在单粒子模型的基础上,增加液相扩散作用和电池温度的描述;然后,针对模型参数过多、不易应用的问题,进行参数化简融合,并保留了其清晰的物理含义;最后,对该模型进行不同工况下端电压、容量和表面温度的验证。实验结果证明该模型有很高的仿真精度。热耦合SP+模型的提出使锂离子电化学模型的表达形式和计算过程得到了简化,增加了热行为的仿真,为电化学模型应用于电池管理系统提供了理论基础。     

光伏系统中蓄电池过充放电控制系统的设计

描述了光伏系统中铅蓄电池过充过放电新型控制系统。在该系统中，蓄电池的充电过程分为两个阶段：全充阶段和脉冲充电阶段。在全充阶段，系统按照光伏电池所提供的电流对蓄电池充电，其充电终止电压根据蓄电池的SOC值和充电电流的大小，采用模糊控制算法而得；脉冲充电阶段控制电压的最大值和最小值根据对蓄电池的浮充电压进行修正而得；两阶段的控制电压都将根据环境温度进行补偿。并对该系统进行了软硬件设计。经仿真证明，该系统运行稳定，效果良好。