圆柱18650锂离子动力电池放电及温度特性

能耗和环境问题促使电动汽车快速发展,锂离子电池在电动汽车储能系统中具有重要的作用。锂离子动力电池的特性与环境温度紧密相关,倍率放电容量特性、荷电状态-开路电压曲线是反映电池基本性能的重要特性指标,也是电池管理系统设计需要参考的重要参数。该文对圆柱18650三元锂离子动力电池进行了相关的性能试验,研究了单体和电池组开路电压变化规律、不同放电倍率下的电池容量和不同温度下的电池容量,为荷电状态估算方法的研究及电池管理系统设计积累了数据。     

锂离子二次电池正极材料尖晶石型LiMn_2O_4的研究进展

近年来,锂离子电池因其优异的特性,发展十分迅速。锂离子电池的优异性能与电池的材料选择,材料的制备工艺等密切相关。正极材料LiMn2O4是近几年锂离子电池研究的热点,但其在循环过程中的容量衰减是制约锂离子电池商品化的关键。本文介绍了不同正极材料的结构、电化学性能、研究现状,侧重于阐述控制锂离子电池循环过程中可逆嵌锂容量和稳定性的嵌锂电极材料的结构性质。     

脉冲加热红外热成像无损检测技术回顾

脉冲红外热成像无损检测技术是上世纪末发展起来的一门新兴无损检测技术,该文从脉冲红外热成像无损检测的提出、理论模型的研究以及技术特点对该技术进行了回顾,并展望了其未来发展趋势.     

电动汽车动力电池箱模态分析及结构优化

为解决某型电动汽车电池箱在行驶中发生共振的问题,课题组对该动力电池箱进行有限元建模与模态分析,求解出动力电池箱的模态频率和振型;求解结果与模态试验结果对比分析,验证了有限元模态仿真是准确的。为避免车轮不平衡激励而产生的共振,课题组提出了3种电池箱结构优化方案。仿真分析表明,更改底板材料和增加纵梁结构的方案既实现了结构轻量化,又避免了因路面不平度对动力电池箱产生的共振。该研究为动力电池箱结构的设计与结构优化提供了参考。     

中国电动汽车产业发展现状、问题与未来

为推动中国电动汽车产业与技术的进一步发展,对“十五”到“十三五”期间中国电动汽车的发展历程进行回顾,对20年来中国电动汽车整车技术、动力电池技术、驱动电机技术与燃料电池技术等方面所取得的研究进展进行总结,从产业总体概况、动力电池、驱动电机、充电基础设施以及燃料电池产业等方面分析当前中国电动汽车产业发展现状。研究认为,中国电动汽车产业发展态势良好,在整车及关键零部件方面都培育出一批具有集聚效应的龙头企业,电动汽车产业链已初具规模,但仍存在大而不强的风险,关键核心技术与国际水平具有一定差距;国家应加强政策引导,大力推动核心技术发展,提升现有电池的能量密度,超前部署新型动力电池的研发,并优化电动汽车发展的相关激励政策,制定动力电池和电动汽车残值评估、梯次利用及回收等相关标准和规范,进一步挖掘和探索新型商业模式,建立电动汽车推广与交通体系建设、能源体系升级以及出行结构优化等多领域融合互动的协同发展机制。     

计及循环寿命的锂离子电池优化使用研究

提出了一种缩短锂离子电池荷电状态使用区间并降低荷电状态高端充电电流的锂离子电池使用方法。以25 Ah三元锂离子电池为研究对象,设计了所提优化使用方法与不考虑放电深度和充电电流的电池使用方法的对比循环寿命试验,从电池容量、Ah吞吐量两方面对比分析了2种试验结果。利用锂离子电池老化过程中容量增量曲线的变化特性分析了2种使用方法的电池循环寿命衰减特性,以证明所提锂离子电池使用方法的有效性和安全性。     

电池包底部穿刺内部结构变形位移响应仿真分析

针对电池包发生底部穿刺时电动车容易发生自燃等严重事故的问题,提出一种护栏杆件冲击电池包底部的简化模型,运用Crushable Foam材料模型以及均质化建模方法建立了锂离子电池模型,并仿真分析了电池包整体受到方向、大小不断变化的动态冲击过程,探究电池包内部结构和锂离子电池的变形与位移情况。仿真结果表明:电池包箱体受挤压部位和侧面下部分布以及横向下压杆中间位置应力分布达到296. 5 MPa,发生塑性变形和底部穿刺的概率较大;内部电池发生严重变形和旋转位移,对电池包热失控和供电稳定产生威胁。基于电池包损伤结果,进一步讨论了改进方法。对电池包底部冲击安全标准制定和电池包设计工作具有参考意义。     

水泵驱动的动力电池组高效液冷及热管理技术研究

动力电池的温度呈非均匀分布，常规等强度冷却的空冷或者PCM热管理技术难以满足动力电池温度均匀性的要求。为了对动力电池进行更好地热管理，课题组基于分形理论与电池温度分布设计了由水泵驱动的3种高效液冷流道，并采用共轭传热模型进行了数值模拟分析。数值模拟研究结果表明：树型流道在获得较好的流动均匀性的同时具有较低的流阻，在相同泵功耗下能够实现较低的压降损失和良好的均温性能。     

内阻取值方式对锂电池热模型精度的影响

采用恒定法及动态法对单体三元锂离子电池热模型中内阻参数的取值进行研究。建立了电池三维热模型,分析了不同内阻取值方式对锂离子电池热模型精度的影响,通过Ansys workbench中的瞬态热分析模块对25℃下不同倍率放电时的电池温升情况进行建模仿真,并与实验结果进行对比。结果表明:取动态内阻的热模型仿真曲线相对于恒定内阻仿真曲线的精度明显更高,在1C、2C、3C放电倍率下,仿真曲线与实测曲线的最大偏差分别为0.43、0.52、0.97℃,平均偏差分别为0.20、0.15、0.49℃。     

熵热系数取值方式对锂离子电池热模型精度的影响

为了提高锂离子电池热模型的生热仿真计算精度,研究了熵热系数取值方式对三元锂离子电池热模型精度的影响。在所建立方形电池的三维热物理模型的基础上,考虑到三元电池熵热系数的非平滑变化规律,提出了电池熵热系数的分段式表征模型。通过仿真、实验分析研究了所提新模型与传统熵热系数取值方式在常温(25℃)自然对流、不同放电倍率条件下的电池温升,结果表明:采用变熵热系数的热模型精度高于传统定熵热系数热模型,其在1C、1.5C、2C放电倍率下的仿真曲线最大误差和均方根误差均明显小于后者,其最大误差在所进行实验中均在1℃之内。     

热失控状态气液两相的锂离子电池建模及修正方法研究

锂离子电池在应用过程中因滥用而发生热失控现象,导致电池内部产生大量气体,传统的固液两相模型难以准确描述热失控机理。针对以上问题,以18650电池组为研究对象,构建气液两相的锂离子电池模组的电化学-热耦合模型,研究了热失控气体对锂离子电池内部应力、温度、电解液浓度的影响规律,同时利用COMSOL Multiphysics 5.5软件进行了有效性验证和理论模型修正。研究结果表明,锂离子电池热失控气体对电池内部应力、温度、电解液浓度有着明显的正反馈影响规律。内部应力的理论修正值与仿真值峰值均在相近时刻出现,且误差为0.04 MPa,计算精确率提高了80%。电池内部温度到60℃左右时发生热失控,产生的热失控气体在内部温度升高到160℃时被点燃,640 s时达到最高仿真温度,修正温度分别为177、172℃,热失控气体产生的热点现象是影响电池包内部的温度分布不均的主要原因。电解液浓度理论修正值和仿真值从1 200 mol/m³同步下降至837 mol/m³,形成气液两相流,电解液与电极材料反应和分解造成了电解液浓度降低。     

中国储能产业中动力电池梯次利用的商业价值

动力电池作为储能最佳的载体之一，是否具备商业价值成为影响储能产业发展的重要因素?在对国内外储能产业发展现状分析的基础上，应用系统动力学理论从发电侧、电网侧和用户侧以及辅助服务等方面对影响商业价值的成本和收益要素进行深入分析。进一步引入碳排放政策下的环境收入等指标，系统梳理各成本/收入指标间的相互关系，构建梯次利用动力电池储能的系统动力学模型。利用VENSIM软件对中国首个"金太阳项目"——"张北风光储输示范项目"的动力电池梯次利用储能的商业价值模型进行仿真模拟。研究表明:梯次利用动力电池储能具有一定的经济性，其商业价值的提高可以从电池成本、政府补贴以及峰谷价差等多角度来思考。未来随着电池成本下降、额定容量增加、峰谷电价差、国家补贴等因素的变化，中国储能产业中动力电池梯次利用的商业价值将会更加显著。     

无损检测技术课程教学研究与讨论

本文详细论述了无损检测技术课程教学的基本内容、研究发展方向及教学特点和方法,通过分析和讨论,认为采用多媒体技术和板书教学相结合的方法能够更好地完成这门课程的教学过程,从而为教学和研究工作提供新的思路,为更好地从事无损检测技术课程的教学与研究提供良好的基础。     

混合动力汽车电池管理系统的均衡策略研究

电池组的均衡技术是电池管理系统(BMS)的最关键技术之一。均衡技术可以大大减小电池组中各单体电池之间的差异,有效防止过充电和过放电,维持电池组的平衡,从而延长电池组的使用寿命,也极大地提高电池的使用效率。首先选择了电池均衡的判断标准,列举了无损和有损均衡的利弊,并着重分析了基于电感、电容、变压器等无损均衡方案,选择基于变压器的无损均衡,设计均衡电路与均衡控制策略,通过试验论证方案可行性,极大改善电池组各单体电池的不一致性。     

基于动态规划的再生制动能量管理策略

为提高电动汽车在制动过程中的再生制动能量以缓解日益尖锐的能源短缺问题,以双电机驱动系统为研究对象,基于Matlab/Simulink和COMSOL联合仿真平台构建了双电机变速箱系统多模高效协同控制的车辆动力学仿真模型、能量管理策略模型、电池电化学模型。考虑到动力电池的动力学特性和建模精度对系统的能量管理有一定影响,建立了能准确反映电池特性的电化学模型,为再生制动能量管理策略提供更加准确的动力学约束。将基于动态规划、固定比例分配因子和不作再生制动的能量管理策略进行对比。结果表明:动力电池SOC在整个循环工况下均有明显提升,百公里能耗降低41.59%,制动能量回馈明显,表明所制定的基于动态规划的再生制动能量管理策略有较好的控制效果。     

低功耗无损电流检测技术的分析与设计

通过分析DC-DC电流模开关电源的结构,提出了一种新颖的低功耗无损电流检测技术,降低了开关电源的静态功耗。该技术实现了虚拟的无损电流检测电阻和一个低功耗高灵敏度的电流检测放大器。通过降低电流检测电路的功耗,优化了电流模开关电源控制环路的功耗,从而实现了静态功耗的最小化。基于无损电流检测技术设计,开关电源的静态功耗为61.22mW,为典型情况的57.5%。     

固体表面的光学检测

对固体材料表面的光学检测方法进行了归纳介绍,总结出声光衍射检测技术、激光相位速度扫描检测技术和激光全息无损检测技术三种常用方法,并对各方法的原理、发展及适用范围进行了阐述.     

拉曼光谱技术在石油产品分析中的研究进展

拉曼光谱技术具有几乎对样品无损、对检测环境无特殊要求以及可实现在线分析等优点,较好地契合了石油产品分析应用的需求。从拉曼光谱技术的发展现状出发,综述了其在石油产品分析和应用方面的研究进展,并根据研究中发现的问题对拉曼光谱技术在该领域的发展进行了展望。     

燃料电池客车驱动系统建模及能量管理策略优化研究

针对燃料电池客车建模的复杂性,合理利用实验数据,在Matlab软件中建立了燃料电池客车动力系统的能耗模型。为了解决基于模糊控制的能量管理策略过于依赖专家经验的问题,提出了两种基于优化算法改进的能量管理策略:(1)利用遗传优化算法对模糊控制策略进行改进;(2)利用序列二次规划方法对基于规则的控制策略进行优化,建立燃料电池输出功率与动力电池SOC的函数关系。由于单个工况无法反映系统长时间运行时的性能,将对连续20个重复的中国典型城市公交工况进行仿真。仿真结果显示:优化后的2种控制策略的整车经济性均优于原模糊控制策略。优化后的控制策略有效避免了燃料电池输出功率频繁变化的现象,同时动力电池SOC维持在合理区间,可有效延长燃料电池和动力电池的寿命。     

基于小波变换和模糊模式识别的超声无损检测

本文研究了小波变换和模糊模式识别在薄板粘接质量超声检测中的应用.首先介绍了有关复合粘接材料的超声无损检测方法,然后使用小波变换对超声检测信号进行分析,提取出与粘接质量有关的三个特征值;根据超声检测回波信号特征值具有模糊性这一特点,提出了以隶属度为核心、以最大隶属度原则为判断标准的模糊模式识别算法.实验证明,该特征提取和模式识别算法对于粘接质量定量识别的准确度比较高.