考虑过充/过放的电化学储能电站建模及故障特性分析

随着电化学储能的广泛应用,其已成为解决可再生能源并网问题的热门方案之一。然而,储能电站的充放电模式转换及不同的运行控制策略等,将导致电网故障特征更为复杂。为全面、深入地分析储能电站的并网故障特征,文中基于实际的储能电站拓扑结构和运行控制策略,建立了电化学储能电站仿真模型,模拟在常规充/放电、故障穿越、过充/过放等不同工况下储能电站的动态响应过程。在此基础上,明确了储能电站在常规充/放电和过充/过放场景下的故障特性差异,分析了产生差异的决定因素。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台完成了所建模型的功能性验证,研究结果为了解储能电站的工作原理、研究储能电站的并网控制策略及保护方案提供了借鉴。

基于某混动车型的低温电池过充/过放保护优化研究

文章针对某款混动汽车在低温条件下行驶时电池易出现过充过放的情况进行优化研究,采用VCU/ECU快速降扭控制、限制最大发电功率、增大BMS充放电功率及控制GCU转速变化率等优化方案,改善车辆在低温条件下出现电池过充过放的情况,经优化后的结果显示各低温工况测试均未出现电池过充过放现象。

过充循环老化电池产热特性

锂离子电池凭借其良好的性能,在新能源汽车的发展过程中备受青睐,但电池成组后因为电池的不一致性等原因会造成部分电池出现过充电现象,长期循环会影响电池的性能和寿命。本工作对某锂离子电池分别进行了4.3 V、4.4 V和4.5 V的过充循环试验,通过对新电池及过充循环后的电池进行开路电压温度系数测试、混合功率脉冲测试和等温量热测试获得了电池的熵热系数、等效直流内阻和产热功率及产热量,并利用Bernadi产热模型计算了电池的可逆热和不可逆热,综合分析过充循环对电池充放电产热特性的影响。结果表明,高的过充电压对电池性能影响更加明显,与新电池相比,4.3 V、4.4 V过充循环后的电池内阻增加并不明显,4.5 V过充循环后电池内阻最大增加了42.41%;过充循环后的电池熵热系数曲线波动更加明显且幅度随着循环电压的增大而增大;相比于放电,过充循环对电池的充电产热特性影响更明显;在电池产热的热源中,过充循环会先对可逆热产生影响,且随着过充电压的升高,可逆热占比呈现出增大的趋势。

锂离子电池耐过充性的研究进展

在电池串、并联使用过程中,锂离子电池的耐过充性在其正常运行时,发挥着重要作用。概述了过充电时电池内部的反应机理和提高电池耐过充性的措施。研究表明:建立内在的过充保护机制,选择具有良好热稳定性的正极材料,可以提高电池的耐过充性。采用适当的充电模式,避免高倍率充电,可以防止电池爆炸。

车用镍钴锰三元锂离子电池过放电后的性能实验研究

锂电池过放电后会诱发内短路,短路电池单体搁置过程中会存在一定的自修复现象。为了对电池过放电的特性进行进一步的研究,以获得过放电电池的电特性,本文以过放电后的镍钴锰(Li-NiCoMnO_2,NCM)三元锂电池单体为研究对象,过放电后搁置100 d,再对电池进行20次循环充放电试验和静置试验。实验结果表明,搁置过程中电池单体的容量有衰减;无论过放至何种程度,过放电后的NCM锂电池单体在搁置100 d的前后对比中,内短路程度降低,内短路阻值变大,漏电流变小。搁置后的循环寿命实验表明,过放电程度越大的电池单体衰减速率越快。这些过放电后电池单体的性能变化规律有助于更深入地了解锂离子电池单体的特性,同时,也有助于电池短路电阻辨识算法的验证。

单节锂离子电池保护芯片的设计

锂离子电池的众多优点使其在手提式设备中获得了广泛的应用。但与镍铬、镍氢电池不同的是锂离子电池必须和保护芯片配合使用。本文提出了一种单节锂离子电池保护芯片的设计,此芯片能有效防止锂电池应用中发生过充电、过放电和过电流状态。

内阻差异对锂离子电池组安全性能的影响

研究了内阻差异对不同连接方式锂离子电池组安全性能的影响。测试结果表明,随着循环次数的增多,内阻差异电池的内阻值逐渐增大,壳体温度逐渐升高,放电容量不断衰减,进而导致阻值差异性不断增大,最终该电池发生失效。失效原因是内阻值不同所导致的该单电池发生的过充电现象。研究表明,内阻差异性是影响电池组安全性能的重要因素。与其他单电池相比,电池组中内阻差异越大的单电池的安全性能越差,连接方式中并联方式的安全性能要好于串联方式。

考虑铅炭电池组一致性的储能系统功率控制策略

针对储能系统不规则充放电导致的电池组一致性变差及单体电池过充/过放问题,研究铅炭电池组一致性变化规律,提出考虑电池组一致性的储能系统功率控制策略。采用包含储能电池组、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据对所提功率控制策略与传统控制策略进行对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效降低电池组荷电状态(SOC)变化范围,提升电池健康状态,提高电池组一致性,减少过放电池数量,增强储能系统双向调节能力。

锂离子电池正极材料LiCoO_2抗过充性能

对钴酸锂在过充循环后的结构进行了研究。容量和循环的结果表明 :在高电压范围内 (4 .7V～ 3 .3V) ,前几次循环的容量会迅速衰减 ,但很快就会稳定在一个数值。当再把电压范围降到 4.3 5V～ 3 .3V循环时 ,电池的容量会保持在110mAh/ g以上 ,其充放电效率保持在 99%以上。XRD结果表明经过在高压范围内的多次充放电循环后 ,材料的结构没有完全被破坏 ,但也不会是单一的六方相 ,而可能是一种两相共存体。

三元锂电池的过放电诱发内短路实验研究

设计了针对电池过放电特性的测试方法,并研究在不同的过放电程度下电池的内短路程度变化规律。结果表明:对于本实验所采用的三元锂电池,其过放电特性具有较好的一致性,其中SOC一致性比电压一致性更好;内短路的严重程度与过放电深度呈现非线性增长的关系。当本实验所采用三元锂电池过放电至-18%至-20%的SOC时,将发生不可逆的严重内短路现象,电池将表现成为一个线性电阻;而在发生严重内短路前,充电后的电池存在一个自修复的过程。

可充碱锰电池的研究

本文简介了可充碱锰电池(RAM)研究应用的进程和现状,探讨了RAM电池在实用化上的障碍及其解决途径。对我们研制的AA型RAM电池,在不同放电制度下进行了大量测试,并在不同用电器具上实用。测试结果表明,RAM电池在各种放电制度下100％DOD放电可以循环50次以上,并具有良好的抗过放能力和贮存性能,尤其重负荷放电(如1Ω连放)性能优越。总体电性能达到或超过国际先进水平。

风力发电用蓄电池故障分析与研究

本文对影响风能开发利用的重要装置蓄电池的故障进行了分析，指出了主要故障在过充电与过放电，而过放电更是关键，并提出了解决的途径。

基于耗尽型工艺的锂电池充电保护芯片设计

提出了一种基于耗尽型工艺的单节锂离子电池充电保护芯片设计。阐述了此芯片的设计思想及系统结构,并对芯片关键电路的独特设计方法及原理进行了详细分析,特别是基准电路和偏置电路,利用耗尽型工艺使电路具有非常低的电源启动电压和功耗。在Hspice中仿真了采用0.6μm的n阱互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制作全局芯片的测试结果。验证了此芯片具有过电压检测、过电流检测、0 V电池充电禁止等功能,可用于单节锂离子电池充电的一级保护。

基于单片机控制的太阳能LED智能路灯照明系统

系统本着充分利用太阳能供电,并且实现路灯照明系统的智能化为目的,以AT89S51单片机为控制核心,自行设计了一套太阳能LED路灯智能照明系统。在该系统中以单片机与模数转换器构成数据采样模块,实现蓄电池的过充与过放保护电路;数码管显示电路显示蓄电池的电压和当前时间;通过光敏电阻感知外界环境亮度,实现LED路灯的开启与关闭;无线模块实现对LED路灯人为的控制。实验结果表明该系统性能稳定、实时性高、节能、智能,具有良好的应用前景。

锂离子动力电池安全性能影响因素分析

锂离子动力电池由于安全性问题,应用于电动汽车和混合动力汽车受到限制。本文从电池材料的选择、动力电池的设计等方面分析影响锂离子动力电池的因素,总结改善锂离子动力电池安全性能的方法。

过充过放与电动自行车用铅酸蓄电池的失效

电动自行车用铅酸蓄电池组的使用寿命是困扰相关专业人士的大问题。配对挑选之后的整组蓄电池的平均寿命远低于单只蓄电池的寿命。在95%以上失效的蓄电池组中,仅仅只有一只蓄电池容量远低于额定容量。过充电、过放电是导致电动自行车用铅酸蓄电池组寿命早衰的主要原因。由于不能保证每一只蓄电池既不过充电,又不过放电,现行的电动自行车用铅酸蓄电池组充放电的方法有重大缺陷。

锂离子电池组保护器MM1294及其应用

锂离子电池组主要用于移动电话、笔记本电脑中,但是,锂离子电池承受过充电,过放电的能力较差,采用MM1294可以很好地保护锂离子电池,本文介绍了它的工作原理和应用。

微电网储能系统过充和过放保护方案

针对孤岛交流微电网内分布式储能系统(DESS)采用传统P-f下垂控制面临的过充和过放问题,提出一种基于下垂控制的微电网储能单元过充和过放保护方案。在DESS的荷电状态(SOC)达到其限制值时,所提方案将DESS逆变器工作模式由电压控制模式(VCM)转换成功率控制模式(PCM),从而调节逆变器输出的有功功率,防止DESS的过充和过放。仿真结果验证了所提方案的有效性。

基于STC单片机的电池电压监测报警器

针对锂电池在使用过程中容易出现的过充、过放等问题,设计了一种基于STC12LE5204AD单片机的电池电压报警器。电池使用过程中报警器实时采集电池电压,通过双色LED灯指示电量,若电压出现异常,则通过蜂鸣器及LED灯进行声光报警。报警器系统结构简单,成本低,能有效减少锂电池使用不当带来的风险,具有很好的实际使用价值。

低功耗多系列的锂离子电池保护IC

设计了一种CMOS工艺的锂离子电池保护芯片,采用整个电路工作在亚阈值区的电路设计,特别是基准电路和偏置电路,从而使电路具有非常低的功耗;采用电阻网络分压,使同一种型号可以产生不同系列。这种设计可以在较宽的电压范围内工作,且经仿真表明,结果是满足实际要求的。