基于萤火虫算法的矿用锂电池均衡技术

锂离子电池作为一种高效环保的能源存储解决方案,在矿用动力系统中的应用越来越广泛。然而,在煤矿和非煤矿山等严酷环境下,锂离子电池均衡问题日益凸显,如何确保大容量锂离子电池在严酷环境中安全快速均衡成为当前研究热点。针对这一问题,引入基于萤火虫算法的矿用电池均衡技术,实时均衡调控锂离子电池,从而在确保安全稳定运行的前提下实现智能均衡策略。通过试验验证,采用智能均衡算法后,电池模组的不均衡性得到了有效改善,提升了均衡效果,为解决锂离子电池电源不一致问题提供了较优的解决方案。

矿用锂电池充电保护电路的研制

介绍了锂电池的优势和保护电路的特点。用IC做充电管理,设计了一种矿用锂电池充放电管理电路,并给出了充电参数的设置方法和充放电控制的状态流程。为矿用锂电池保护电路的设计提供了一种参考。

基于LFOA-GRNN模型的矿用锂电池SOC预测

针对矿用电动汽车锂电池SOC预测易受到工况环境影响、建模复杂、预测误差大等问题,该文将电池端电压、放电电流、环境温度、湿度作为SOC的表征因子,构成样本集以训练广义回归神经网络(GRNN),再引入具有Levy飞行特征的双子群果蝇优化算法(LFOA)优化GRNN的平滑因子σ。LFOA结合了Levy飞行搜索和果蝇优化算法的优点,全局搜索能力更强,收敛速度更快。仿真结果表明,经LFOA优化的GRNN能更快地搜索到合适的σ,并有效预测电池任一充放电状态下的SOC,与FOA-GRNN模型比较,LFOA-GRNN模型预测精度更高、时间更短,最大绝对误差不超过0.03,具有较好的工程应用价值。

矿用锂电池组并联均流电路的设计

介绍了矿用锂电池组并联均流电路的设计。通过对环流现象和电流的不均衡现象的研究,设计了并联均流电路,并用单片机对其进行控制,以达到均衡电流的目的。实验结果表明该均流电路工作稳定可靠,能够很好地投入煤矿井下电机车使用。

基于2051单片机的矿用锂电池成品性能测试仪的设计

针对传统的矿用锂电池成品性能测试仪存在测试周期长、能耗高、劳动强度大等缺点,文章采用2051单片机设计了一种PACK组合电池成品性能测试仪,详细介绍了该测试仪的工作原理及软件设计。实际应用表明,该测试仪可有效地监控矿用锂电池产品质量。

基于LLC拓扑的矿用大功率锂电池充电器的开发

文章介绍了半桥LLC谐振变换器的原理,分析了半桥LLC谐振变换器的直流增益曲线。结合目前煤矿磷酸铁锂电池对高效率充电器的要求,设计了采用UCC25600为控制器芯片的LLC大功率磷酸铁锂电池充电器方案,并采用PSIM进行了仿真。开发了实验样机:LLC电源指标25.2V/1000W,可对6单元串联磷酸铁锂电池组充电。仿真与实验结果表明,LLC煤矿磷酸铁锂电池充电器具有效率高,输出电压稳定的优点。

矿用动力锂离子电池充电器的研究

针对矿用动力锂离子电池多用途,需求面广,多电压等级充电以及智能化充电的技术要求,设计出一种具有高效快速充电的智能充电器。该充电器电路由多功率单元组成,采用DSP28335、PWM移相技术及直流斩波技术,可实现对矿用电压AC380V/AC660V至充电电压0—DC500V和充电电流0—DC200A的无差别连续可调。该设计方案新颖,技术先进,可在煤矿行业进行推广应用。

矿用锂离子电池针刺诱导内部短路的安全特性研究

为研究锂离子电池内部短路引起潜在热失控风险的机理和规律,针对228 Ah矿用锂离子电池开展针刺诱导内部短路试验,通过分析电压、温度和重量损失率等参数,探明针刺速度、荷电状态(SOC)对热失控的影响和变化规律。研究结果表明:低速穿透时,因固体电解质界面膜的损坏与再生造成2次内部短路,温度和电压具有正相关性特征;随针刺速度的增加,电压下降起始时间和重量损失率变小,温升率基本不变;低SOC针刺时,内部短路影响电池热量的释放,改变短路放电的方式,随着SOC的增大,参与内部短路反应的活性物质越多,内部短路的现象明显、热失控严重,导致开路电压下降率、温升率和重量损失率均变大。研究结果可为该类电池在煤矿井下安全应用提供技术支撑。

机械冲击条件下锂离子蓄电池安全性分析

煤矿井下环境恶劣且空间狭小,锂离子蓄电池容易遭受外部的物理冲击或损害,引发安全事故。以100 A·h矿用锰酸锂离子蓄电池作为研究对象,对该电池进行针刺、高温、潮湿试验,分析电池的安全性能。通过针刺试验模拟煤矿井下环境中潜在的机械冲击,用尖锐物体刺入电池,观察电池在极端条件下的反应。使用炉箱和湿度控制环境箱模拟煤矿井下的高温和潮湿环境,对针刺后的电池实施试验,评估电池在煤矿井下极端环境中的安全性和可靠性。试验结果表明:①电池被钨针刺穿后,表面出现一定变形和破裂,但未出现电解质泄漏的情况,同时电池并未出现冒烟、起火、爆炸等危险情况,内部也没有气体产生。被钨针刺穿后,电池温度显著上升,但能控制在安全范围内且没有引发燃烧或爆炸,说明该电池在煤矿井下应用中具有一定的热稳定性。②被刺穿电池在炉箱加热后显著膨胀,并伴随有气体泄漏的现象,但尚未引发爆炸或燃烧,说明电池在特定条件下具有一定的热稳定性。③在潮湿环境下,被刺穿电池产生气体,增加了内部压力,在刺穿和潮湿的双重影响下,使得电池温度增加,但因为潮湿环境中的水分起到一定的冷却作用,与高温环境下相比,电池温度上升趋势较为缓慢,且仍未引发爆炸或燃烧,说明电池在潮湿环境下仍具有热稳定性,不会出现热失控现象。

矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车在煤矿井下应用的环保性与经济性

习近平总书记在海南博鳌召开的2019世界新能源汽车大会上指出:"当前随着新一轮科技革命和产业变革孕育兴起,新能源汽车产业正进入加速发展的新阶段,不仅为各国经济增长注入强劲新动能,也有助于减少温室气体排放,应对气候变化挑战,改善全球生态环境"。在此背景下,煤矿井下也开始引入矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车。通过介绍项目研究背景与目标,以传统的矿用防爆柴油机无轨胶轮车为参比对象展开讨论,得出煤矿井下使用的矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车在尾气排放、噪声、百公里油耗及电耗方面都有优势。随着蓄电池技术发展,矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车的续航里程、使用环境也会有更大的突破。

煤矿用隔爆型锂离子蓄电池不间断电源的应用

为了最大限度地抑制井下供电系统出现突然停电及供电故障导致事故,煤矿井下监控分站和综合保护设备配备本地备用电源是至关重要的。针对高压真空配电装置和通信环网保护电源存在的问题,介绍了运用煤矿井下用隔爆型锂离子蓄电池电源的方案,包括其作用、特点、技术参数等。市电正常时,整流后的直流电经逆变器逆变后为矿用开关及其综合保护装置供电;市电故障时,由控制电路将储能装置蓄电池组切换到主电路,蓄电池组为逆变器供电。当储能装置电量不足时,系统能够平稳可靠的为其充电。

随机振动对矿用车载隔爆型锂离子蓄电池的影响分析

目前矿用锂离子蓄电池正弦振动试验方法无法全面反映蓄电池结构疲劳寿命、可靠性及其内部结构振动响应和激励状态下的振动特性.针对上述问题,采用随机振动中常用的虚拟激励法对矿用车载隔爆型锂离子蓄电池进行振动响应分析,从加速度响应、接触电阻、温度和隔爆腔体间隙变化4个方面分析了锂离子蓄电池在振动工况下可能产生的防爆性能和电气性能变化:被测锂离子蓄电池经过8 h的振动试验,隔爆腔体和壳盖处的隔爆间隙虽然还满足I类防爆电气设备的要求,但隔爆间隙显著增大,在该工况下长期使用存在隔爆失效(传爆)的风险;蓄电池正极接线柱由于工艺、材质或紧固期间装配的原因,接触电阻变大,导致局部发热量明显增加,如果温度持续上升可导致锂离子蓄电池薄膜融化,存在燃烧甚至爆炸风险.分析结果表明:随机振动试验方法可以充分暴露产品结构设计缺陷,可为车载锂离子蓄电池整体结构、应力变化、工作稳定性分析及疲劳寿命预测提供有效的数据支持.