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。

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。

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。

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。

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。

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。

HEV电池模组堆垛过程中电芯极柱高度差影响因素研究

电池包内模组通常由数个电芯成组而成,而模组集成装配的重要工艺之一就是电芯的堆垛,由于电芯本身的尺寸公差及工艺过程中引入公差,电芯堆垛成组后各个电芯的极柱、底面不可避免产生高度差,其形成的面的平面度偏差会影响到模组其他零件的装配,其中最重要的就是连接片与电芯极柱的激光焊接质量。文章主要探讨如何保证模组最终的焊接质量,从电芯尺寸公差、电芯堆垛工艺参数、焊接工艺参数、实际焊接需求等方面对提升焊接质量的因素进行分析。结果表明,电芯自身的尺寸公差与电芯堆垛的工艺设计对最终的堆垛结果均有一定程度的影响。研究结果对后续HEV及更多类型模组的堆垛设计提供了指导。

纯电动汽车动力电池模组温度有限元分析及其优化

本文通过改变动力电池液冷散热的冷却液的流速和冷却液进口温度对其进行温度优化。结果表明,冷却液流速0.5Mb/s,冷却液入口温度25℃时动力电池模组的最高温度及温差均在正常范围内。动力电池模组的最高温度随冷却液流速升高而降低。冷却液温度发生变化,最高温度随冷却液温度降低而降低,但电池间的温差却增加。本研究通过改变冷却液流速及冷却液入口温度,使动力电池组最高温度降到了33℃,温差为4.8~5℃。并对纯电动汽车动力电池模组温度进行了两种优化方式的分析,其结果具有一定的指导意义。

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。

基于静动态一致性的退役动力电池模组阶梯式筛选方法

针对退役动力电池梯次用于电力系统等领域存在初始参数不一致、筛选重组复杂等问题,提出一种基于退役动力电池模组静动态特性的阶梯式筛选方法。首先,构建退役动力电池模组端电压、荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)及循环次数等参数间的关联特性,以电池模组内阻、剩余容量作为表征参数,采用密度权重Canopy改进的K-medoids聚类方法对外部特性参数相近的电池模组进行初次筛选;其次,将电池模组SOH动态一致性特性曲线作为表征对象,对其进行再次筛选;最后,采用非参数Bootstrap概率方法解析阶梯式静动态筛选下退役动力SOH估计的置信区间,评估动力电池模组筛选精度。结果表明,该文所提方法可将电池模组的筛选精度至少提高6.2%,为退役动力电池大规模筛选及梯次利用奠定理论基础。

商用电动车电池模组热管理分析

电池模组的热管理直接影响商用电动车的经济和安全性能,然而商用电动车的相关研究工作尚未获得足够关注,开展商用电动车电池模组热流特性研究工作十分迫切。首先,建立了电池模组产热数学计算模型,分析了常温和高温两种环境条件下,不同恒流倍率下电池的热流特性,并针对仿真计算中发现的电池模组温度过高且分布不一致的问题,提出了两种改进方案。分析结果表明所提出的改进方案可行,研究的电池模组热流分布特性和风道改进方法可为商用电动车热管理提供一点参考。

储能电池模组双向主动均衡系统设计

储能电池系统以其功率密度、能量密度、使用寿命等方面的优势被广泛应用于储能电站、应急保障和电动汽车等诸多领域并发挥重要作用。储能电池系统往往由多个模组串联构成,模组间的一致性难以保障,容易出现电量不均衡的现象,影响储能系统的功率和能量性能发挥。为了解决上述问题,提出一种基于双向反激变换器的储能电池模组双向主动均衡系统,根据电池管理系统采集的电压信息评估不均衡程度,利用双向反激变换器实现电池模组间的能量转移,搭建了电池均衡实验测试平台。实验结果表明,所提出的均衡电路可以有效降低电池组电量不均衡,均衡后电量差为1.6%。

液氮抑制外部加热和过充锂电池模组热失控

为抑制锂离子电池模组的热失控传播,构建液氮(LN)对热失控的抑制试验系统,揭示在外部加热和过充条件下,LN对锂离子电池模组热失控传播的抑制作用。结果表明:外部加热条件下,热失控自紧贴加热板的电池向两侧传播,共6块热失控电池;同条件下,注氮后热失控电池温度降低超过100℃,峰值温度降低70℃以上,LN冷却效率为42.9%,有效利用率为4.1%,热失控剧烈程度降低,传播被阻断;改变加热板位置使LN不直接接触热失控电池时,LN的冷却效率为18.3%,有效利用率仅为2.1%,远低于接触组,且热失控电池回温至207℃,LN不能终止电池热失控进程,LN直接接触热失控电池时达到最佳抑制效果。过充条件下,电池模组内共7块热失控电池,峰值温度均超过345℃;注氮组无热失控电池,电池峰值温度为127.4℃,LN冷却效率为41.7%,在电池模组压降时注氮可防止热失控发生。

红外纳秒激光辅助制备大面积有机光伏电池模组

近年来,新型活性层材料的发展和对活性层形貌的精确调控极大地促进了有机光伏电池(OPV)的发展,在实验室制备的小面积OPV的能量转换效率(PCE)已经超过19%.然而,面向未来商业化应用的高效且稳定的大面积OPV模组的制备仍然面临诸多挑战,因此相关研究受到广泛关注.本文采用低成本的红外纳秒激光器刻蚀和图案化制备了大面积OPV模组,与通常采用飞秒激光器进行烧蚀相比,该方法可大幅降低设备和维护成本;研究和优化了各功能层的激光加工参数,降低了对ITO透明电极的损伤;利用底层ITO的热效应实现了对红外光吸收较弱的中间有机层的烧蚀;最后,制备了有效面积为28 cm^(2),几何填充因子(GFF)超过93%的OPV模组,能量转换效率达到14.33%.本工作研究了利用低成本纳秒激光器辅助制备高GFF大面积OPV模组的方法,有利于促进大面积OPV模组的研究和产业化应用.

外部加热和过充下梯次利用锂离子电池模组热失控传播特性

为了探究储能用梯次利用锂离子电池的安全性,模拟实际储能场所搭建储能舱,试验研究外部加热、过充两种滥用条件下,大容量储能用梯次利用锂离子电池模组的热失控传播特性。结果表明,外部加热条件下,触发锂离子电池热失控的诱导热量来自电池外部,模组中热失控电池最高温度为295.6℃,热失控电池质量损失率最高为18%,呈现双向热失控传播,热失控传播速度最大可达到0.022 mm/s,热失控传播总时间为9316 s。过充条件下,触发锂离子电池热失控的诱导热量主要来自电池内部,模组中热失控电池最高温度为499.5℃,热失控电池质量损失率最高为21.5%,热失控传播总时间为827 s。相比外部加热下触发的热失控,过充条件下触发的热失控温度更高,传播时间更短,火灾爆炸危险性更大。

基于FEA的电动汽车电池模组散热结构设计与分析

论文设计了一套适用于电动汽车的模组结构并分析验证了其水冷散热效能。首先建立单节电芯的热模型,然后建立绝热模组产热模型,了解模组的温升及温差情况后,在自然放电的情况下,施加水冷散热,分析水流不同的换热量对电池模组温度变化的影响。最终分析得出,设计的模组结构使用水冷散热效果明显,能够较快地降低电池模块温度。

电池模组冷却用池沸腾传热技术研究进展

池沸腾作为一种高效的冷却方式,在电动汽车电池热管理系统(TMS)的应用中受到关注。传热系数(HTC)是池沸腾重要的热力学限制参数之一,直接影响池沸腾的传热性能。对影响池沸腾HTC的主要因素,如表面结构、饱和压力和表面湿润度等进行介绍,归纳提高池沸腾HTC的方法。综述将池沸腾冷却技术应用于电池模组TMS的研究进展,与传统的风冷、液冷和热管散热方式相比,池沸腾冷却效率大幅提高。对未来电动汽车电池模组的TMS研究方向进行展望,为池沸腾研究中HTC相关实验、池沸腾冷却技术应用于电池模组的冷却提供技术参考。