摘要：为解决既有静态无线充电(Static Wireless Charging,SWC)设施布局方案容易忽略电池老化成本的问题,提出了计及电池老化特征的电动公交车SWC设施布局优化方法。首先考虑机会充电模式下电动公交车的运行特征,建立兼顾充电设施布设成本与电池老化成本的SWC设施布局优化模型,将电池荷电状态变化区间对电池老化速率的作用机理融入模型,同时引入累积能耗约束以确保SWC设施布局方案满足公交线路运营需求;然后针对模型的计算复杂性,提出一种改进禁忌搜索(Tabu Search,TS)算法对模型进行求解,依据模型特点构造算法的初始解及邻域结构;最后设计数值算例对模型和算法进行验证。研究结果表明:SWC设施布局对电池老化具有显著影响,相比不考虑电池老化特征的常规模型,文中提出的模型可以使年均总成本降低3.8%;在现阶段电池技术与成本条件下,电池老化成本占年均总成本的比例高达72.3%;文中提出的改进TS算法较原始TS算法在求解效率上有显著提升。文中还通过灵敏度分析探讨了模型的多个关键参数对优化结果的影响,发现电池荷电状态值上界、SWC设施充电功率与年均总成本呈显著的负相关,而电池单位容量成本、SWC设施布设成本、车辆单位行驶能耗与年均总成本呈不同程度的正相关。

摘要：为探究用户的行为习惯对电动汽车电池老化的影响,本文基于大数据的统计分析方法,依托企业监管平台大量高品质的用户和车辆数据,开展了用户车辆所在地域、用户的充电方式偏好和驾驶风格对电池老化的影响规律研究。结果表明:随着电池平均运行温度的升高,电池容量衰减呈先减后增的趋势;北京用户的电池老化程度比广东用户整体高10.59%~19.09%;随着快充频率的升高,电池的容量衰减率呈逐渐增大的趋势,但增大的速率逐渐减小;偏好快充充电的用户车辆的电池老化比偏好慢充充电的用户快33.45%~56.24%;激进的驾驶模式会加剧电池老化,整体比温和型的驾驶模式快1.73%~10.37%。研究成果对车企优化整车功能设计,指导用户健康行车具有借鉴意义。

摘要：目前预装式电化学储能电站为储能工程推广应用的重要方式,针对其全寿命周期数字孪生技术开展研究,提出了一种电化学储能电站电-热-流多物理场数字孪生模型建立方法。首先,通过设计电池标准化测试方案,获取电池的容量/能量、OCV(开路电压)和功率等基础特性以及电池的多物理场耦合规律;然后,通过测试数据辨识电池模型参数,构建老化模型参数数据库;其次,基于ICA(容量增量分析法)揭示电池老化过程,并提取特征映射电池最大可用容量;接着,基于电池多物理场耦合特性,利用实测激光扫描仪、工程图纸、COMSOL多物理场仿真软件建立电池舱的热场、流体场模型。最后,依托浙江省某用户侧预装式储能电站进行技术验证,结果表明,所建立的数字孪生模型可实现电站电-热-流多物理场推演以及状态评估。

摘要：锂离子电池是一个复杂的多尺度、多物理场系统。利用电化学仿真的方法可以模拟电池内部发生的化学、物理过程,预测电池行为,为优化电池系统设计提供理论支撑,从而减少电池开发的时间和成本。本文通过对相关文献的探讨,总结了电化学模型及其衍生模型,包括单颗粒模型、准二维模型、三维模型以及介观尺度模型,并介绍了几种重要的电化学模型参数的获取方法。对于电化学模型的不同使用场景,本文总结了电化学模型在锂离子电池内部温度与应力分析、寿命仿真和微观结构设计中的应用。介绍了利用模型研究电池内部锂离子浓度、电势和电化学反应速率的分布;归纳了利用耦合多物理场电化学模型模拟电池内部温度和应力分布,并预测电池运行期间的退化;总结了通过介观尺度电化学模型研究微观结构、参数对电池性能的影响,并为电极结构设计提供指导。综合分析表明,电化学模型在电池内部机理分析上有着很大的优势。最后,本文展望了锂离子电池电化学模型的发展方向。

摘要：锂离子电池的断裂会影响电池结构的完整性。颗粒水平的断裂和电极水平的断裂都已被证明会对电池的电化学性能和安全性能产生极大的不良影响。研究断裂机理对预防电池的断裂有着重要的意义。因此,本研究总结了近年来针对不同类型电极材料的断裂机理的相关研究,并阐述电极材料的断裂与电池老化之间的密切关系,探讨颗粒水平和电极水平上发生的断裂及其对电化学性能的影响。本研究工作可为力学断裂和电池性能之间的关联提供更深刻的理解,进而促进高稳定性、高安全性锂离子电池的设计发展。

摘要：发展集成多元传感器件的智能电池技术有望解决传统电池系统由于传感信号匮乏导致的电池状态估计精度低、运维管控难度大的痛点,是近年的研究热点。从电、热、气、力、声等传感信号出发,介绍了电池智能传感技术的最新进展及典型工作,阐述了不同传感信号对于理解电池老化、失效、失控等过程的机理以及开发高可靠高安全运维技术的意义,并分析了不同传感技术所面临的问题和挑战。从传感器、电芯设计制造、信号采集与传输、智能运维系统等方面展望了智能电池技术发展所亟需解决的关键技术挑战。

摘要：在插电式混合动力汽车(PHEV)能量管理策略的设计中考虑电池老化的影响对提升整车的经济性意义重大。针对配置自动机械式变速器的并联PHEV,考虑影响电池老化的电-热-放电深度三重耦合因素并利用模型预测控制(MPC),实现挡位选择和转矩分配的协同、实时优化。首先,根据车速谱与电池老化动力学辨识电池在整个行程的最优放电深度。其次,基于最优放电深度建立电池放电规划和预测时域的参考SOC,并利用庞特里亚金最小值原理(PMP)求解滚动时域内的优化问题。与未考虑电池寿命的MPC、采用固定挡位的一维模型预测控制(1DMPC)和基于动态规划优化方法的MPC等多种方法进行对比。结果表明:(1)优化并联PHEV的挡位可有效降低电池老化成本;(2)与采用规则型换挡策略的1D-MPC相比,对挡位选择和转矩分配同时进行优化的二维模型预测控制(2D-MPC)有利于降低电池核心温度和电池的老化成本;(3)与基于规则的CD-CS策略相比,提出的2D-MPC可将总成本(能耗成本和电池寿命损失成本之和)降低28.2%。

摘要：电池一致性是车用动力蓄电池在成组应用中的关键问题。该文将单体电池的寿命模型和热模型与等效电路模型相结合,用于研究电池组中由于不一致的衰减速度而导致的组内电池性能参数的差异。研究结果表明:在不同的工况条件下,不一致的变化规律各有特点。其中,电池的极化现象与温度密切相关,并对单体电池的老化有着明显的影响。单体电池容量差异与极化差异应当在动力电池成组时予以同时考虑。该方法可以被应用于电池组的设计、电池分选以及电池成组阶段。