基于老化机理分析退役磷酸铁锂电池分选方法

随着电动汽车保有量的逐年上升,退役电池梯次利用已经成为能源合理利用的必然趋势,可是在经历电动汽车复杂和严苛的工况运行后,构成电池组的单体内部老化程度不尽相同,外特性上也呈现出电池单体特性不一致。如果要进行退役电池梯次利用,首先要解决退役电池的无损检测和分选问题。以退役磷酸铁锂电池为研究对象,通过对电池的容量、内阻以及电池的容量增量(increment capacity,IC)曲线进行测试和分析,对磷酸铁锂电池内部的老化机理进行判别,提出基于老化机理分析的退役磷酸铁锂电池分选方法,并对该方法进行实验验证。结果表明,利用该方法分选出的电池所构成的电池组在电池组容量利用率和温度一致性方面都具有较好的效果。     

基于SIMULINK的退役动力锂电池建模与仿真

车用动力锂电池退役时的剩余容量高达80%,具有较高的梯次利用价值。为了获得退役动力锂电池在梯次利用过程中的不同工况下电池的响应特性,本文提出了一种考虑电池老化特性的电池模型,并利用Matlab/Simulink仿真软件构建了一款动力锂电池的仿真模型,通过对仿真结果和厂家实验数据对比分析,验证了所提退役动力锂电池模型的正确性和可行性,为后续退役动力锂电池的均衡控制等研究奠定基础。     

退役磷酸铁锂电芯性能研究

一致性分选是退役电池梯次利用的关键技术之一.本文以15A·h退役磷酸铁锂单体电池为研究对象,通过外部特征分析、容量测试、脉冲充放电测试来研究电池的内部及外部性质.研究结果表明,退役锂离子电池分选的第一步可通过外观检查进行初步快速筛选.对于退役电池实际容量的标定,按标称容量的80％来定义充放电电流I3,得到的退役电池实际容量更准确.脉冲放电电压是判断电池一致性的一个重要指标,可作为锂电池快速分选的特征指标.最后选出了电池健康度(SOH)在80％以上、脉冲放电电压在2.7V以上的电池作为工况良好的电池.     

“先进储能技术研究”特约专栏寄语

<正>特约专栏寄语车用动力锂电池退役时的剩余容量高达80%,具有较高的梯次利用价值。为了获得退役动力锂电池在梯次利用过程中的不同工况下电池的响应特性,本文提出了一种考虑电池老化特性的电池模型,并利用Matlab/Simulink仿真软件构建     

再利用退役锂动力电池的性能评估

以电动汽车退役锂电池为研究对象,采用外观检查、电池容量测试、脉冲特性曲线、电化学阻抗谱等多种方法评估电池外部及内部特性。研究结果表明:通过外观检查和容量测试将退役锂电池初步筛选和分组;脉冲放电电压是评判电池一致性的一个重要指标;从阻抗角度分析影响退役电池容量衰减因素,首先是浓差极化阻抗,其次是电荷转移电阻,而欧姆内阻的影响较小;退役电池的状态评估和一致性分组需要采用多种电池性能参数综合判断。     

退役磷酸铁锂动力电池性能分析研究

随着电动汽车行业的快速发展,退役动力电池数量与日俱增。分析统计了某批退役磷酸铁锂动力电池的容量、内阻、容量保持率、容量恢复率等关键参数,发现退役电池的容量和内阻出现了较大程度的离散,在梯次利用前需重新筛选配组;此外,测试了其倍率性能、表面放热特性、高低温性能、循环寿命并拆解部分电池对电极材料的物相和表面形貌进行分析,结果表明,此退役电池仍具有较好的性能,可以在使用条件相对温和的领域进行梯次利用。     

新型充放电均衡一体化电池管理系统研究

电动汽车串联动力电池组的不一致问题,使得成组电池在容量利用、使用寿命及安全等方面的性能远不及单体电池.分析了电动汽车动力锂电池组不一致产生的原因,以及现有均衡方案存在的问题.提出了一种基于SOC的新型充放电均衡一体化电池管理系统(BMS)方案,并依据车载在线均衡要求设计了均衡硬件电路.实车验证表明,通过均衡模块作用整组电池的可用容量提高了 1.2％,降低了电动汽车电池的使用和维护成本.     

梯次利用锂电池健康状态预测

从电动汽车中退役的锂电池在功能元件有效的情况下可进行梯次利用,针对退役锂电池处于离线状态且单体电池之间存在性能差异等问题,以锂电池欧姆内阻为研究对象,设计适用于梯次利用锂电池性能测试工况。基于锂电池一阶RC等效电路模型,研究基于增量式自回归模型(IARX)的健康特征数据提取方法,以此构建均值内阻、最小内阻和内阻-荷电状态(SOC)三种健康因子,建立健康寿命模型,提出基于多模型数据融合技术的锂电池健康状态(SOH)预测方法。实验和仿真结果表明:所建健康寿命模型适用于预测同种类退役锂电池SOH,验证了模型的有效性;基于多模型数据融合技术有利于提高锂电池SOH预测精度,验证了此方法的可行性。     

基于日常片段充电数据的锂电池健康状态实时评估方法研究

实时评估电动汽车动力锂电池的健康状态(stateof health,SOH)对电动汽车的维护至关重要。针对实际应用中电动汽车电池具有放电容量测量不稳定、测试负载重,操作不方便等问题。该文首先研究基于充电容量计算电池健康状态的可行性。然后,建立充电容量SOH模型将电池充电容量的估算转换为电池全充所需时间的估算。由于锂电池实际充电时的数据是片段的,提出基于扩展卡尔曼滤波和高斯过程回归的全充时间估算算法,解决了片段充电数据预测电池实时全充时间的问题。最后,通过实验仿真,验证了高斯过程扩展卡尔曼滤波在锂电池健康状态评估中的针对性、有效性和实时性。     

基于快速充电曲线的退役锂电池模块快速分选技术EI北大核心CSCD

由于在使用过程中造成的电池间的不一致性,退役锂离子电池在储能应用等梯次利用前要进行一致性分选。然而,现有的退役锂电池分选方法存在着效率低下的问题,并且研究多集中于单体,针对模块层面的分选方法相对欠缺。为此提出了一种基于机器学习算法的退役锂电池模块快速分选方法。首先阐述了由于电池不一致性所带来的串联充电曲线不同的现象,基于此原理设计了分选步骤;其次,提出了基于支持向量机的筛选模型,实现了利用少部分样品电池的特征电压筛选大批量的退役电池;进一步,提出了一种针对模块级别的退役电池重组方法,以应对实际工程中电池模块难以拆解的特性。结果表明,相较于传统方法,所提退役电池模块快速分选方法大幅提升了分选效率,同时解决了退役锂电池模块分选的问题。     

大容量高功率锂离子电池研究进展

发展电动车是解决能源危机和环境污染的有效手段之一。大容量高功率锂离子蓄电池是电动车的理想储能电源,因为它具有单体电压高、循环及使用寿命长、比能量高和良好的功率输出性能等优点。介绍了国内外大容量高功率锂离子蓄电池的研究进展,包括关键材料、技术性能和安全问题,并以作者的观点提出了大容量高功率锂离子蓄电池的发展前景和近期研究内容。     

锂离子电池安全性研究进展

锂离子电池作为可靠的能源已经广泛应用于小型电源驱动设备 ,但由于热稳定性引起的安全问题 ,其使用在大型电池方面受到限制。在文献中报道了很多关于安全性的文章 ,并对短路试验、过充试验以及热稳定性进行了总结     

锂离子电池的发展状况

国内外锂离子电池快速发展,广泛应用于家电产品.汽车面临汽油紧张和污染环境,电动车将部分解决这些问题.电动自行车已为人们接受.锂离子电池以其优良的性能,将成为电动车的主要动力源.钴酸锂由于性能好,而成为当今小型锂离子电池的主角,但世界上钴储量少,作为动力电池材料,市场前景小.锰酸锂的锰资源较多,价格比钴便宜很多,可成为动力电池的主要材料.与钴酸锂相比,锰酸锂的性能还有不足,如比容量和循环寿命较低,因此应当着重研究,改善其品质.现在锰酸锂电池已投向市场,将会促进其研究和生产,推动电动汽车进入市场.     

基于V2G技术的城市电网供电恢复策略

随着电动汽车的大量推广,城市电网中的电动汽车总容量逐渐增加,基于电动汽车入网(V2G)技术,考虑电动汽车的放电能力,将其作为辅助电源配合应急供电车可快速恢复失电负荷,在有效降低失电损失的同时,具有灵活性好、能降低应急储能和应急供电车等传统应急能源的配置成本等优点。建立了电动汽车的放电模型,以此评估可供调配电动汽车电池的电源水平;将失电负荷的重要度、容量等因素作为有限电源分配的依据,以最小化负荷失电损失为目标,结合遗传算法和改进鲸鱼算法进行求解,提出了基于V2G技术的供电恢复优化策略。算例仿真结果验证了所提方法的可行性和优越性,可为未来电动汽车大规模接入后城市电网的供电恢复策略研究提供新的思路。     

基于FPGA的电动汽车漏电保护装置的设计

为解决电动汽车车载高电压电源因漏电而导致的对人体伤害事故,根据国家相关安全标准设计出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)核心控制器的电源漏电保护装置.首先给出了电动汽车上高压电源统一的绝缘电路模型,再从外围电路的设计和FPGA的开发两方面对装置设计方案作了说明.在样车上的实验结果表明,电动汽车上应用该装置可及时检测到电源发生漏电或人员触电事故并加以有效保护.     

动力锂电池的研发现状——第一届动力锂电池国际会议评述

简介了2008年9月14-17日在美国阿贡国家实验室举行的第一届国际动力锂电池会议的学术发展情况。当前各国政府、汽车制造厂商、电池公司和化学试剂公司投入大量的人力、物力开发高性能动力锂离子电池。目前已有LiNi0.8Co0.15Al0.05O2/C、LiFePO4/C、LiMn2O4/C和LiMn2O4/Li4Ti5O12等多个体系的锂离子电池的技术指标接近或已达到电油混合电动汽车的要求。开发4.6 V或以上的高电压、高容量锂离子电池电极材料以及相应的电解液将会是今后长期的研究热点。     

HEV用锂离子电池智能管理系统

在混合动力汽车(HEV)的应用中,锂离子电池组在大电流充放电一段时间后,会出现上限电压参差不齐和在低压附近时场管异常开关等问题.设计了基于数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A(包含了均衡、自锁和电量显示电路)的智能管理系统.该系统可有效地保护锂离子电池组,实现能量的回馈并提高电源的利用率.     

锂离子动力电池组充放电动态特性建模

对288 V 锂离子动力电池组在充放电过程中的工作电压特性进行了分析,建立了锂离子动力电池组在充放电过程中工作电压变化的数学模型,并进行了模拟工况和实车道路行驶条件下的实验验证. 模型在模拟工况下的最大误差不超过1.35 V.能适应电动汽车范围大且频繁的电流变化.     

国外电动车电池的发展近况

能源危机和环境污染的日益严重使得世界各地都掀起了研制和开发电动车的热潮。车载电源是电动车的心脏,它直接影响到电动车的整车性能。综述了电动车用电源的性能要求,涉及了欧美市场电动车用电池的性能对比,从材料、工艺、结构和性能等方面比较详细的阐述了国外电动车用铅酸、氢镍、锂离子和燃料电池的技术现状和发展状况。     

计及电价不确定性和容量衰减的电动汽车充放电商业模式

电动汽车作为移动储能设施,可以通过开展车网协同,促进电力系统的稳定。随着电动汽车的迅速发展,如何设计电动汽车充放电的商业模式成为亟须解决的问题。鉴于此,设计了电动汽车聚合商单独参与现货市场、联合参与现货市场及辅助服务市场2种模式。同时,考虑到电价不确定性和电池容量衰减的影响,对2种模式开展经济性测算和多因素敏感性分析。算例结果表明,电动汽车聚合商联合参与现货市场及辅助服务市场模式的经济性要优于单独参与现货市场模式。在该研究结果的基础上,设计现阶段电动汽车聚合商参与电力市场的商业方案。