新一代动力锂离子电池研究进展

满足新能源汽车用动力电池的高比能量、快速充电、长寿命等需求,使电动汽车达到燃油车接近的使用条件,是电池研究者追求的目标。新一代锂离子动力电池包括全固态锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池等。介绍了这些锂离子电池的研究进展,分析了当前的研究热点,并对今后的研发态势进行了展望。     

电动汽车电池的现状及发展趋势

电动汽车电池既是发展电动汽车的核心,更是电力工业与汽车行业的关键结合点。结合电动汽车的发展历史概述了车用动力电池的发展情况,重点介绍了3种主要电动汽车电池:铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池的研究现状及当前的应用情况,并从电池化学性能和商业化的电动汽车电池组性能2个角度在技术和经济层面进行了详细的比较分析,最后对当前电动汽车电池的应用前景、未来发展趋势和研发中的新电池技术进行了展望,指出中国电力行业应关注电动汽车电池技术的发展,分析电动汽车充电负荷对电网的影响并及时采取应对措施。     

电动汽车用动力电池发展综述

电动汽车采用电能取代石油等化石燃料作为动力,是未来交通的唯一长远解决方案,而动力电池技术是电动汽车发展的关键核心。对电动汽车用铅酸电池、氢镍电池和锂离子电池进行了分析与比较,对车用动力电池的市场前景进行了展望,指出锂离子电池是未来车用动力电池的首选技术。     

面向低速电动汽车的锂电池保护系统设计

在低速电动汽车的动力电池选择上,锂离子电池以其独有的优势正在逐渐走向低速电动汽车的市场。针对锂离子电池充放电过程中发生的充电过压、充电过流、放电过流以及短路等情况,以ML5238作为电池采集芯片,以恩智浦的MKE06Z64作为主控芯片,设计了一套锂电池保护系统。本系统实现对锂离子电池充放电的电流、电压检测和显示,并且对电池的充放电进行保护,同时对充电过程发生的电池不均衡现象设计了电池的均衡功能。     

锂离子动力电池热安全性研究进展

锂离子电池因为其优异的性能在各方面得到了大量应用。锂离子动力电池的热稳定性,严重影响电动汽车的安全性和生命周期。放热反应会引起电池内部热聚集,导致热失控引发电池的燃烧或爆炸。对锂离子动力电池的热稳定性进行了分析,介绍了热失控的一般过程,综述了锂离子动力电池热模型的研究进展。重点介绍了改善电池热安全性的方法,包括电池材料、制造工艺和电池热管理等三个方面。     

电动汽车用LiFePO4锂离子电池安全性分析

根据新颁布的《电动汽车用锂离子蓄电池》汽车行业标准介绍了关于对锂离子电池的主要安全性能指标,结合国内外LiFePO4锂离子动力电池的发展现状,分析了LiFePO4锂离子电池的耐高温、耐充电性能和短路、滥用实验情况;认为,LiFePO4锂离子动力电池具有比较好的安全性能。该电池的热管理系统可以作为故障诊断和安全隐患排查的关键手段,结合对电池端电压检测、SOC计算来防止电池的过充、过放电。     

动力锂离子电池及其正极材料的研究进展

综述了锂离子电池作为车载动力的现状和发展方向,比较了各种动力电池的性能,介绍了锂离子电池在电动车、混合电动车和电动自行车的应用市场。着重讨论了锂离子动力电池的安全问题和新型正极活性材料的研发现状。     

电动汽车能量存储技术概况

叙述了电动汽车能量存储技术的发展 ,说明了不同类型电动汽车对动力电池的要求不同 ,着重分析了动力电池 (包括铅酸电池、MH Ni电池 ,锂离子蓄电池和ZEBRA电池等 )技术现状以及优缺点。铅酸电池比能量低 ,技术成熟 ,价格便宜 ,在电动车辆中应用普遍。镍金属电池 ,特别是MH Ni电池 ,比能量和比功率较高 ,实现了商品化 ,目前已经作为铅酸电池的可替代动力电池。锂离子蓄电池是动力电池的发展热点 ,与前两种动力电池相比 ,具有更高的比能量和比功率 ,寿命长 ,是一种绿色环保电池。此外 ,对燃料电池、超级电容器和飞轮电池作了扼要介绍。动力电池的发展与电动车辆的需求密切相关 ,目前混合电动车辆发展迅速 ,其辅助动力电池需要高比功率特性 ,以提高车辆的动力性和经济性。     

动力电池梯次利用研究进展

随着电动汽车用锂电池的迅速发展,预计未来几年动力电池将进入大量回收的阶段,因此需要考虑电池的梯次利用,分析了电动汽车用锂离子电池的梯次利用的重要性,介绍了动力电池梯次利用的研究进展,并提出了动力电池梯次利用的过程和技术问题。     

基于模糊逻辑的电动汽车双源混合储能系统能量管理策略

针对电动汽车行驶过程中电池放电电流过大导致的电池容量衰减问题,构建了由锂离子动力电池、超级电容和多端口DC/DC变换器构成的全主动式混合储能系统,其中电流环控制器和电压环控制器分别控制输出电流和直流母线电压。结合超级电容SOC、整车需求功率和车速情况,根据建立的45条模糊控制规则,模糊逻辑控制器调节锂离子动力电池和超级电容的充放电功率,在车辆峰值功率需求较高时避免了高频电流波动对动力电池寿命的影响。同时在功率需求较低时,动力电池给超级电容充电。在HWFET工况下的实验结果表明所提出的全主动式双能量源混合储能系统和基于模糊逻辑的能量管理策略能够有效保护锂离子动力电池免受大电流波动影响,从而达到延长电池寿命的作用。     

基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略

针对风力、光伏发电与电动汽车充电波动性威胁微电网安全运行问题,基于对铅碳电池全生命周期内吞吐电量与充放电深度关系的研究,提出了基于双电池储能系统(DBESS)运行平衡度指标控制的充放电模式切换路径优化策略,以及基于铅碳电池最佳充放电深度的DBESS充放电控制策略。利用包含风光发电、双铅碳电池储能系统、锂离子电动汽车充电和常规负荷的实测运行数据,对上述控制策略与传统控制策略的计算结果进行了对比分析,结果表明所提出的控制策略不仅可以达到优化DBESS充放电路径的目的,最大限度拓展DBESS可用容量,还可打破DBESS始末荷电状态一致的限制,提高储能系统使用灵活性。最后以DBESS充放电饱和能力指标及充放电稳定性指标为评价标准,验证了所提出控制策略的合理性和有效性。     

电动汽车蓄电池的充电方法和充电设备

电动汽车常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等,由于它们的结构及充电特性不同,充电时的方法也各异,这些蓄电池使用的充电设备可以是车载式、非车载式,也可以是接触式和感应式的.     

车用锂离子电池一致性分选方法研究

电动汽车发展对锂离子电池安全性、能量密度、寿命和可靠性均提出了更高要求.电池一致性是影响其性能的重要因素,模组内电池单体越多,一致性问题越突出.通过对神火锂离子电池进行充放电试验,分析其放电过程中容量、能量、内阻3个关键参数的变化,并利用多参数分选方法提出容量、能量、内阻的综合评价指标函数,结合权重分析指标选取能量随时...     

基于新型四开关逆变器的集成式电动汽车充电器

对基于新型四开关逆变器的集成式电动汽车充电器进行研究。这种充电器通过重复利用逆变器、电机绕组、传感器以及控制和驱动电路,大幅降低了电机驱动和电池充电系统的成本、重量和体积。在分析集成式充电器的运行原理,并提出了其运行于电力拖动模式和电池充电模式时所采用的调制和控制策略,并在此基础上搭建了仿真模型。仿真结果表明,当这种集成式充电器运行于电力拖动模式时能够在电机绕组上产生正弦电流,使电机正常旋转;当其运行于电池充电模式时,能对电池进行充电,输入功率因数接近于1,输入电流谐波含量较低。     

基于模型参数拟合的锂离子电池充电电源控制性能

随着电动汽车及其相关行业的兴起,对电动汽车用电池充电电源有了较大的需求。区别于传统电源设计,锂离子电池的非线性特性增加了充电电源控制器设计的复杂性。本文根据锂离子电池特性,采用脉冲电流放电法,建立了锂离子电池模型,并对模型参数进行了拟合。进一步分析了带电池负载的充电电源系统小信号模型,在此基础上,根据选择的充电策略,从系统稳定性和纹波要求对充电各阶段控制器参数进行了设计。通过仿真和实验验证,系统控制参数具有较强的鲁棒性,适合锂离子电池充电应用。     

退役电池快速检测分类方法研究

随着大量锂离子电池从电动汽车上退役,对退役电池快速检测的研究迫在眉睫。针对传统方法因初始状态差异,导致电池在二次利用前的一致性检测时间较长问题,基于电池充电曲线提出了一种快速测试方法。通过将电池充电至截止电压保证电池具有相同的初始状态,而无需进行将电池放空以保证初始状态相同这一步骤,测试时间仅为电池完整充放电时间的12.5%,检测效率提高;提取特征后采用融合Canopy的K-means++聚类算法在NASA数据集和实验室电池上进行验证,聚类准确度达80.5%,证明了设计的快速测试方法的可行性。     

电动汽车大功率充电设备的多段恒流充电方法

目前大多数电动汽车充电设备输出功率有限,所采用的充电方法较为简单,造成电动汽车的充电过程存在时间长、能耗高、温升大等问题。为了解决这些问题,本文设计了一种大功率充电设备,基于最优充电曲线,提出了一种电动汽车的多段恒流充电方法,并将此充电方法应用于大功率充电设备中。首先,设计了大功率充电设备的电气结构图;其次,根据动力电池的充电特性,给出了多段恒流充电方法的实现流程;然后,在大功率充电设备上,与传统的恒流充电方法和恒流恒压充电方法进行了实验对比分析。结果表明,多段恒流充电方法与传统的1C恒流充电和1C恒流恒压充电方法相比,能够缩短5%以上的充电时间,与传统的2C恒流充电方法和2C恒流恒压充电相比,可以降低50%以上的充电温升,并且能够在比较短时间内使电池容量达到80%,满足电动汽车快速充电的要求。因此,本文提出的方法能够均衡电动汽车动力电池的充电时间和充电温升,延长电动汽车动力电池的使用寿命,综合性能更优。     

考虑储备阈值的电动汽车换电需求分析

电动汽车换电规律对研究换电站电池储备决策、电池充电策略、充电负荷对电网的影响等问题具有重要意义。对此,通过电动汽车的运行统计规律来模拟其电能消耗过程,并以电池剩余电量作为产生换电需求的判断依据,从而给出相应的电动汽车换电统计规律。在此基础上,依据不同的储备闽值给出不同情景集的划分,并对各情景集下的电动汽车换电需求进行了深入的比较分析,对目前这一问题的研究具有一定的借鉴意义。     

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.     

电动汽车流动供电站电源管理系统的设计

分析了目前电动汽车充电站发展的现状及存在的问题,提出了电动汽车流动供电站设计方案.该方案中的流动供电站直接从供电电网取电为电动汽车或油电双模汽车的驱动电机供电,并在电动汽车行驶过程中对蓄电池进行补充充电.电源管理系统是流动供电站设计的核心,包括用户识别、计量结算、充电管理、用户报警等信息的管理,是实现流动供电站的无人值守、自动供电的关键.阐述了电动汽车流动供电站的硬件和软件系统的设计.包括基于IC卡和单片机技术设计电源管理系统的数据采集、传输和处理等模块的电路,以及为实现该系统功能而开发的软件系统及主要程序.