锂离子模组电池散热影响因素分析

针对锂离子模组电池散热性能差的突出问题,对锂离子模组电池进行散热研究。建立模组电池三维热模型,进行数值仿真分析。通过数值仿真表明:电池放电倍率、对流换热系数和导热介质对电池散热都有所影响。电池放电应尽量在1C倍率,避免因电池高倍率放电导致升温过快;增大对流换热系数有助电池温度的降低,但同时会造成电池整体性温差增大,同时强制增大对流换热系数,也会造成外界设备能量的浪费;通过对比不同厚度的铜板、铝板、导热胶垫对电池散热的影响可知,厚度相同的3种材料中,传热系数较大的铜板降低电池整体温度效果最好;同种材料不同厚度时,增大导热材料厚度,电池整体性温差降低。电池散热影响因素分析为模组电池的结构设计提供了理论基础,具有一定的参考意义。

基于SOP动态一致性的退役动力电池模组筛选方法研究

针对退役电池初始特性参数不一致性,多因素影响下电池模组筛选效果不佳的难题,提出一种基于SOP动态一致性的电池模组筛选方法。首先,为表征退役动力电池梯次利用筛选时初始特性,选取退役动力电池的端电压、容量和内阻作为静态筛选的参量,并提出基于密度思想的改进K-均值聚类的静态筛选方法;其次,从静态筛选结果中选取一致性较好的单体电池,建立电压、荷电状态(SOC)、电池健康状态(SOH)等因素与功率状态(SOP)的特征关系,对退役动力电池SOP动态特性进行估计;最后,将SOP一致性较好的退役电池串联成组,建立SOP与电池模组寿命损耗关联关系,基于SOP动态一致性进行电池模组的动态筛选。通过仿真分析验证所提筛选方法的有效性,可有效延长退役电池的使用寿命。

锂离子电池模组热失控传播实验研究

为了提升电池热安全和汽车可靠性,开展电池模组热失控传播研究。针对圆柱形21700锂离子电池的热失控传播特性,通过实验研究了电池荷电状态、单体间距等因素对21700锂离子电池模组多维度热失控传播行为的影响。发现电池热失控轴向传播要快于径向。在电池满电状态,间距2.0 mm时,热失控轴向传播要比径向快97 s,并且随着电池电量的降低和间距的增大,热失控传播速度变慢。在电池间距为2.0 mm时,30%和50%荷电状态分别是轴向和径向电池的安全荷电状态。在电池满电状态时,6.0 mm和4.0 mm分别是轴向和径向电池的安全距离。研究结果可为电池的存储、运输以及电动汽车的电池模组设计等提供借鉴。

商用电动车电池模组热管理研究

文章在已有的研究成果基础上,提出搭建特定模型分析电池模组产热情况的研究思路,并结合有限元仿真计算方法,进一步探究基于不同环境温度条件,电池在不同恒流倍率工况下的热流特性。研究结果表明,根据仿真分析结果所提出的电池模块风道改进方案,可以有效降低电池模组最高温度,同时解决内部温度分布不均匀问题,能为后续优化商用电动车电池设计提供参考。

冷板阻热层对锂电池模组散热均匀性影响

锂电池模组温差过大引发电池间充放电、老化衰减速率不一致,致使其性能变差。为了进一步降低锂电池模组工作温差,提出一种设阻热层的新型冷板,即通过在冷板冷却液入口处与锂电池间增设阻热层增大热阻、抑制锂电池与冷板间热交换改善其散热均匀性。利用新型冷板对锂电池模组3 C放电冷却散热进行建模仿真计算,分析了并行流道、并联蛇形流道以及分叉型流道等3种不同流道冷板增设阻热层对锂电池模组放电散热均匀性影响,以及阻热层材料导热系数、厚度及覆盖面积对锂电池模组冷却散热均匀性影响。结果表明:在3种流道冷板上增设阻热层均能有效降低锂电池模组工作温差。随着阻热层材料导热系数减小,锂电池模组最高温度和温差均先减小后增加。随着阻热层厚度、阻热层覆盖面积增大,锂电池模组工作最高温度和温差均先减小后增大。采用长80 mm、宽80 mm、厚1 mm导热硅胶垫阻热层,分叉型流道冷板冷却锂电池模组3 C放电最高温度和温差降至306.55 K和4.89 K。

应用阻抗谱的锂电池模组早期内短路故障诊断

针对锂电池模组内部内短路故障单体诊断困难、检测效率低下的问题,提出应用电荷传递内阻和固体电解质界面膜内阻比值变化幅度的锂电池模组早期内短路故障诊断方法。所提方法基于电化学阻抗谱对内短路故障演化过程中锂电池内部电化学反应变化进行监测,利用弛豫时间分布方法针对阻抗谱特征进行量化分析。在阻抗谱由单体维度到模组维度正向推衍的基础上,筛选满荷电状态下电荷传递内阻和固体电解质界面膜内阻作为主要的评估指标,并根据阈值诊断模型搭建实验平台进行验证。实验结果表明:欧姆内阻和电荷传递内阻随着内短路故障程度的加深逐渐增大,固体电解质界面膜内阻整体呈现出逐渐减小的趋势;当模组电池数控制在8节以下时,通过阈值诊断模型对存在故障单体的模组识别准确率可以达到100%。通过对阻抗谱特征的精确辨识与分析,该方法能够有效实现锂电池模组早期内短路故障的准确诊断。

基于概率函数触发的锂电池模组热失控蔓延建模与分析方法研究

针对现有数值模拟方法难以准确反映锂电池热失控触发温度概率性变化的问题,提出基于概率函数触发的锂电池模组热失控蔓延建模方法。该方法首先通过统计分析实际锂电池热失控温度区间和数量分布,以此计算出各温度区间热失控触发概率,然后基于提出的概率触发模拟器实现仿真过程概率触发,采用实验数据对该方法的有效性进行验证,最后对概率函数触发条件下的热蔓延路径及其概率进行分析。结果表明,存在包括跳跃式热失控现象在内的多种热失控蔓延路径,其中顺序热失控的概率最高,而跳跃式热失控的概率最小。所提出的方法为研究锂电池模组热失控蔓延过程的概率性提供有效的研究工具和分析方法。

无模组动力电池包振动特性研究

为探讨某车用无模组动力电池包的振动特性,建立了不同电芯尺寸和电芯布置的两种电池包有限元模型;基于所构建的电池包有限元模型,在3种极限工况下,对两种电池包进行静力学分析与模态分析;基于分析结果对电池包进行改进设计。研究表明,动力电池包中的电芯尺寸及电芯布置方式对电池包的振动特性具有显著影响;电池包1.0的上盖刚度不足,其最大应力和上盖最大变形量都较大,1阶约束模态固有频率低于平整路面的最大激振频率,易导致动力电池包共振;动力电池包2.0具有较好的静力学特性,且其1阶固有频率高于平整路面的最大激振频率,可避免路面激励导致的电池包共振;上盖改进后动力电池包1.0的静力学特性和振动特性均能满足要求;增加电池包的约束范围可以提高其1阶固有频率。

基于挥发性溶剂制备MAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池/模组

制备大面积、高效率的钙钛矿太阳能电池模组(PSM)是钙钛矿太阳能电池(PSCs)产业化的关键步骤。使用挥发性溶剂的钙钛矿前驱体溶液在形成液膜后,溶剂可以迅速自行蒸发,无需添加反溶剂、退火等后处理过程,极大简化了工艺流程,更加适合工业化生产。然而,挥发性溶剂体系制备的钙钛矿薄膜结晶速率过快,生成的钙钛矿晶粒尺寸偏小,且薄膜的缺陷态密度较高,这造成制备的器件效率和稳定性较差。本研究设计了一种由甲胺/乙腈(MA/ACN)组成的挥发性溶剂体系,制备了MAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池/模组,并在钙钛矿前驱体溶液中添加了适量的PbCl_(2),用于延缓结晶并钝化晶界缺陷。使用这种方法制备的0.06 cm^(2)小面积器件的光电转换效率(PCE)最高达到21.21%,并且稳定性较好,基于此工艺制备的钙钛矿太阳能电池模组的PCE达到18.89%。本研究为钙钛矿太阳能电池的大规模工业化生产提供了一种新的思路。

基于电化学阻抗谱的锂电池模组短路故障诊断方法研究

电化学阻抗谱能够反映电池内部关键状态信息,利用电化学阻抗谱可实现对电池的监测及故障诊断,避免发生安全事故。针对电动汽车在充电时发生安全事故的概率最高且大部分是由电池短路所引起的问题,设计了一种能够在电池充放电时提取电池模组与电池单体阻抗信息的充电桩装置,对锂电池模组短路故障诊断方法进行了研究。首先,详述了所设计充电桩的拓扑与控制方法以及电池模组阻抗测量的原理;然后,通过仿真验证了充电桩可以在对电池模组进行充放电的同时提取其阻抗信息,并分析对比了两种扰动信号的优劣、不同程度短路故障下电池单体与电池模组的阻抗变化以及不同支路的电池发生短路时对模组阻抗的影响;最后,得到了短路故障下电池单体与电池模组的阻抗谱都会缩小并向左移动,并且短路电池越集中在同一支路,模组的阻抗变化越明显的结论。

锂离子电池模组自适应均衡阀值控制策略研究

为提升锂离子电池模组均衡控制能力,提出一种锂离子电池模组自适应均衡阀值控制策略。首先,对电感式主动均衡电路拓扑和工作原理进行分析。接着,基于电感式主动均衡电路设计了自适应均衡阀值动态调整控制方法,利用电量转移矩阵计算最佳转移路径。然后,搭建仿真计算模型,通过验证本控制策略能提高目标电池模组均衡能力。最后,对目标电池模组进行实验验证,验证了本控制策略的有效性和高效性,为电池模组均衡提供方法参考。

大容量储能电池模组热失控传播行为与燃爆风险分析

锂离子电池热失控引发的储能系统火灾爆炸问题长期制约着产业发展。为了探究实际应用场景下大容量储能电池、电池模组的热失控及其传播行为与燃爆风险,本文以储能用280 Ah磷酸铁锂电池及其组成的1P48S电池模组为研究对象,对热滥用条件下电池单体产热、产气特征以及真实模组内热失控蔓延特征进行了实验研究,并基于试验产气结果,对2种典型储能应用场景下因模组热失控传播而导致的燃爆风险进行了分析,结果表明:电池单体热失控产生最高温度为380.1℃,热失控释放混合气体总量为156.8 L,混合气体爆炸极限为6.9%~35.5%;模组内设置的隔热板有效阻隔了热失控蔓延,其间未设隔热板的6块电池发生了热失控,热失控电池表面最高温度超1200℃,热失控传播速度为0.162~0.233 mm/s,同时在热失控高温影响下模组箱体外部上表面温度最高达281.3℃;模组内6块电池热失控会导致预制舱式储能系统较高燃爆风险,应将热失控传播控制在2块电池以内,但模组内1块电池从开阀产气至热失控的过程中便会导致工商业用储能柜较高的燃爆风险。该研究可为储能电池模组安全设计和储能系统防爆设计提供参考。

锂电池模组液冷并联蛇形流道结构设计及优化

锂离子电池被广泛应用于化学储能系统,然而由于该电池固有的产热特性,热失控成为了化学储能电站的一大安全隐患。因此优化设计电池热管理系统,有效避免热失控现象,对化学储能系统安全运行至关重要。文中设计了一种兼具串联折返与并联分支结构的新型并联蛇形流道液冷板,通过仿真实验,研究液冷板流道结构、液冷系统布置、冷却液入口流速对最高温度、温度分布均匀性、进出口压降的影响,以达到优化液冷系统的目的。结果表明,相同冷却液入口流速下,与传统并联流道相比,新型流道的最高温度降低0.2849 K、模组组内温差降低0.4663 K,与传统蛇形流道相比,其进出口压降减小40.18%;基于并联蛇形流道液冷板,液冷系统的最佳布置方案为冷却液二分口注入+液冷板交错布置;不同液冷板流速差异化设置,即两侧液冷板入口流速设定为0.1 m/s,居中液冷板入口流速设定为0.2 m/s,较四板保持相同流速为0.2 m/s的方案,电池模组组内温差降低13.62%,列间温差降低82.59%,能耗降低44.87%,达到“降本增效”的优化效果。合理的流道结构、交错的液冷板布置以及差异化的入口流速设计可以优化电池模组的液冷系统,增加电池模组运行的安全性。

基于FSEC电动赛车电池模组采集板的设计

基于中国大学生电动方程式汽车大赛(FSEC)电动赛车动力电池包的电池管理系统,设计了一款电池模组采集板,可以对动力电池的温度、电压等进行监测,且采集板每根铜导线上都有保险丝进行限流保护,一旦动力电池采集温度电压的电路出现短路情况就能立即切断连接,降低动力电池的危险性,在成本和抗振效果上也具有绝对优势。同时,可以将采集板与各汽车制造企业的电池管理系统采集板相连接,能够显著减小模组质量与体积,且能精准采集到动力电池的电压、温度等,并与电池管理系统进行数据传输处理。

锂电池模组导电排激光焊接缺陷及影响因素分析

通过介绍锂电池模组极柱与导电排激光焊接的原理、熔深、熔宽及焊接轨迹和熔接面积的定义,分析焊接过程中产生的如凹坑、虚焊、断焊、偏焊等各类缺陷的外观,初步判断各类缺陷产生的可能原因。采取改变设备参数等方法进行缺陷复现试验,复现导电排焊接缺陷,分析确定各缺陷产生的根本原因。最后制订预防措施,采用焊前清洗基材表面、检查夹具压紧状态、检查设备参数设定、首件检查等方法可有效降低锂电池模组激光焊接过程焊接缺陷发生概率。

基于LabVIEW的锂电池模组下线检测系统设计

介绍了一种基于LabVIEW可视化编程软件开发的锂电池模组下线检测系统,系统由采样线束、电池信息采集器(下文简称BIC)、通讯线束、CAN通讯工具、检测上位机及PC显示终端组成。BIC通过采样线束采集模组电压温度信息,将信息转换为CAN报文发送给上位机,上位机对接收到的CAN数据进行解析、判断、记录。上位机包含数据接收模块,数据处理模块、数据记录模块、NG报警模块,保证测试结果正确无误。

模块化换电动力电池模组控制系统的设计与研究

分析换电动力电池模组控制系统模块化的方案,设计了以充放电DC/DC控制模块、IGBT(insulate gate bipolar transistor)驱动模块、隔离电源模块、单片机控制模块、电压电流采样模块为核心的换电动力电池模组控制系统,提升了换电动力电池模组的模块化水平和行车安全。经验证,该控制系统能够正常、稳定运行。

动力电池模组系统安全技术浅析

从电池系统的重要组成部件模组、箱体、BMS、热管理等系统层面论述电池系统安全性,电池系统作为机、电、热、化的集成系统需要从多维度、多层级的角度对设计、制造、使用、维护保养等方面进行阐述,确保电池系统的全生命周期安全,希望为电池安全开发从业者提供一些借鉴。

大容量锂电池模组过充热失控分析

为提高动力电池的安全性,降低热失控的风险,以某款标称容量为166Ah的大容量锂电池模组作为研究对象,在常温25℃试验环境下,利用充放电测试系统以1/5C恒流对电池模组进行过充电热失控试验,研究其过充电热失控的反应特点和行为特性。结果表明:在常温25℃试验环境下,该电池模组充电至154%SOC,发生热失控行为。过充热失控反应存在明显的演变过程,热失控发生前电芯一致性变差,内部电压的下降时间超前于模组的热失控异常升温时间,对热失控进行预警。