锂离子电池SOC估计方法的比较

新一代混合动力特种车辆直流母线电压高达900 V,由多个单体电池串联或并联组成电池组,由于电池单体之间存在着不一致性,往往使得电池组寿命要低于电池单体寿命几倍甚至几十倍.因此需要对整个电池组进行均衡管理,而均衡管理最关键的因素是检测每个电池单体的荷电状态(SOC).对现有的9种SOC估计方法进行了分析比较,提出了将安培积分法和开路电压法相结合来估算SOC,同时考虑温度、电池老化和充放电效率的影响.此方法简单、可靠,可以在线实时观测,符合特种车辆的要求.     

水雷锂离子电池组充电控制策略研究

为解决某型水雷大容量锂离子电池组充电过程中存在的安全问题,缩短充电时间,提高单体电池一致性,设计了水雷锂离子电池组充电管理系统。采用恒流串充-恒压串充-并联均衡充电的充电控制策略,兼顾了锂离子电池安全性和充电效率,延长了锂离子电池组的使用寿命,从而提高了水雷的维护和保障能力。     

串联电池组的母线式电压采集系统优化设计

动力电池组、燃料电池等通常采用多路串联式供电结构,单体电压参数为反映电池性能的重要指标。设计了一种母线式电压采集系统,该系统利用光控继电器把电池单体加载到测量母线,通过移位寄存器74HC164逻辑控制实现电池单体电压巡检,经过一套信号调理、隔离电路处理,使整体测量一致性提高,相比于采用译码器的逻辑电路,从元件数量和控制程序上都得到优化。集成PIC18F2580最小系统及CAN总线接口,实现模块化及可扩展性。实验结果表明：该采集系统性能稳定,满足测量精度要求,并成功应用于3 kW和10 kW燃料电池系统。     

某型水雷锂电池组欠压故障处理

通过检测发现某型水雷电池组出现的欠压故障。对电池组供电的基本原理进行了论述,利用故障树方法推演出该欠压故障产生的5种因素。经故障树分析和现场解剖,认定单体电池内部阻值增大或断线是造成电池组欠压故障的原因。根据故障定位和故障机理分析,论述了纠正措施及验证试验情况。最后得出了故障归零结论。     

电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究

通过对电动汽车用锂离子电池特性的研究,建立了电池组模型并分析了充放电基本规律,重点讨论了电池组可靠性和电池组中单个电池性能不一致性对电池组性能和寿命的影响及对电动汽车行驶性能的影响,提出了在使用方面的解决方案.     

高速公路行驶时电动汽车风冷散热性能研究

对高速公路行驶时,不同运行工况和电池组位置的电动汽车风冷散热性能进行了研究,研究表明:电池单体充放电发热功率随着环境温度升高而降低,随着充放电倍率的提高而升高;电动汽车动力舱自然进风散热性能随着车速的提高、环境温度的升高及充放电倍率的降低而提高;电动汽车动力舱自然进风散热性能随着电池组与动力舱后壁距离增加,先改善,再变差,满足最佳散热性能的距离为230 mm.上述结论为高速公路行驶时,电动汽车风冷散热分析和电池组位置选择提供了参考依据。     

基于热传递仿真的热电池激活阶段热特性

热电池激活依靠内部热源熔化绝缘固态电解质到高离子电导率熔融态。基于多物理场耦合分析软件（COMSOL）建立某热电池二维模型,进行激活阶段热传递仿真研究。以自定义热源函数模拟烟火系统放热过程,设置温度探针在电堆中部第7组单体电池及临近组件中,计算得到热电池温度分布、单体电池温度曲线和电解质熔化相变。以固态电解质熔化连接正负极作为热电池激活标志,预测最短激活时间,并对2个热电池进行激活测试以验证预测结果。建立引燃条内置式热电池模型以研究引燃条位置对激活时间的影响。研究结果表明：电堆端部温度较高,利于补偿放电期间的热耗散,集流片具有抵御热冲击的作用,探针温度短时维持在560 ℃;热电池激活时间预测值约为45 ms,实测值为42 ms和47 ms,表明模型和预测方法具有较高精度;引燃条内置式热电池激活时间缩短为30 ms。     

水下航行器锂动力电池组的被动热控结构方案

锂动力电池组长时间大电流放电会不断产生热量,若不及时散发,将引发电池组非正常工作、自燃或爆炸等安全性问题。通过水下航行器电池舱段的稳态热分析,针对传热过程的关键环节提出被动热控设计结构,通过数值仿真表明设计方案是可行、有效的。     

水下航行器电池组可靠性研究

为了提高水下航行器的动力可靠性,从水下航行器用锂离子动力电池组的连接方式入手,分析了串联和并联复合连接方式的可靠性,计算出可靠性最高的电池连接方式。研究结果表明,先并联后串联的连接方式在实际应用中具有更高的可靠性。最后探讨了并联电池组在共载模式下的可靠性,这种模式的建立对实际应用中水下航行器动力可靠性的提高具有一定的参考价值。     

车用锂离子电池充放电性能及应用研究

为了考察锂离子电池在电动车辆上的使用性能,对锂离子电池进行了一系列充放电试验,得到了锂离子电池在单体、成组和装车状态下的电池工作特性曲线,提出了通过SOCV值来预测电池SOC值的控制策略及SOC的控制目标值.试验结果表明,锂离子电池具有良好的环境适应性和大电流充放电性能,适合电动汽车使用,但应将电动车续驶里程控制在合适的范围内.     

基于Blackfin 的锂电池管理系统

针对目前锂电池管理系统的荷电状态（SOC）估算精度低、可扩展性差的问题,设计基于Blackfin数字信号处理器的电池管理系统。该系统实现了锂电池数据实时监测、剩余电量估计、通过CAN总线通信扩展多组锂电池、锂电池危险状态报警和自动保护等功能。在剩余电量估计算法上,提出一种遗传算法与蚂蚁算法相结合的GAAA算法优化BP神经网络的方法。实验结果表明：该算法比基于遗传算法的BP神经网络具有更高的SOC估算精度和更快的运算速度。     

车用动力电池组集总参数换热模型

新能源车辆的发展和动力电池组热越来越突出的安全问题,促使了换热系统的研究需求。在考虑电池组自产热率的基础上,利用集总参数法建立了车用动力电池组换热规律的简化模型。以某动力电池组为例,运用该模型分析换热过程中的时间、流体温度、电池组温度、换热功率及换热量。分析结果用于评价现有换热系统是否合理,或运用该模型优化换热过程参数使得设计的换热系统合理。结果表明,恒定流体温度换热策略并不是最佳的换热策略。     

履带车辆动力系统发展综述

从动力源和传动系统2个方面回顾了履带车辆的动力系统。比较分析了以内燃机作为动力源的机械传动履带车辆、液力液压传动履带车辆、液力机械混合传动履带车辆和以发动机—发电机组、动力电池组共同作为动力源的混合动力源履带车辆的优缺点,并列举了各种动力系统的应用情况。介绍了混合动力源动力系统的几种较为常用的控制策略,并指出了今后履带车辆动力系统的发展趋势。     

履带式混合动力车辆能量管理策略与实时仿真

履带式混合动力车辆的动力性和燃油经济性的优劣在很大程度上取决于能量管理方法。根据车载能源输出特性和车辆行驶功率的需求,提出了一种发动机负载功率跟随和电池组功率补偿的能量管理策略,并给出了发动机、电池组和驱动电机等被控制对象功率平衡的实现方法。同时在dSPACE中搭建了“驾驶员-综合控制器”在环的履带式混合动力车辆能量管理实时仿真平台,进行了基于驾驶员真实输入的实时仿真研究。仿真结果表明,发动机沿最佳燃油消耗曲线工作,动力电池及时功率补偿,并能较好满足车辆最高车速、B/2转向等机动性所需功率变化,实现了车辆机动性和燃油经济性的良好匹配。     

混合动力车辆动力系统建模与仿真

以并联式混合动力车辆为研究对象,基于MATLAB／Simulink软件,建立了发动机、电动机、蓄电池以及整车仿真模型,制定了整车控制策略．仿真结果表明,应用该策略对发动机与电机间的功率输出进行协调控制,能明显提高整车燃油经济性,并能够维持SOC在规定的工作区间变化．     

基于改进的粒子群优化扩展卡尔曼滤波算法的锂电池模型参数辨识与荷电状态估计

为解决锂电池荷电状态（SOC）难以精确估计的问题,提出了基于改进的粒子群优化扩展卡尔曼滤波（IPSO-EKF）算法预测电池SOC。为减小参数非线性特性影响,重新构建了EKF算法电池状态空间方程,以辨识出的电池模型参数为基础,获得SOC最优估计。采用IPSO算法优化EKF算法噪声方差矩阵,解决系统状态误差协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵最优解获取难题,进一步提高SOC的估计精度。计算结果表明：IPSO-EKF算法能够精确地辨识电池模型参数和SOC值,并能够很好地修正状态变量初始误差。     

动力电池功率密度性能测试评价方法的比较研究

动力电池功率密度是辅助车辆系统和电池包设计的基本数据。本文采用日本JEVS和美国FreedomCAR项目中的功率密度测试方法,以8.5 Ah／12 V（美国）和5.5 Ah／3.6 V（日本）等动力电池作为研究对象,对影响功率密度测试结果的因素进行比较分析。研究表明：在不同的测试评价方法中,由于内阻确定方法不同,导致计算得到的动力电池功率密度存在较大差异;JEVS法采用0～10C“系列”充电或放电电流下的电压响应特性表征电池功率能力,可避免单一电流造成的结果偏差,但没有考虑高倍率充电或放电电流下电池功率能力变化;HPPC法兼顾中低倍率及高倍率充电或放电电流下的电压响应特性,但采用某一电流表征电池功率能力会有单一电流造成的结果偏差问题。