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基于电化学阻抗谱的电芯内部温度估计研究

储能科学与技术 2024年

作者：雷晶晶李泽皓陈斌斌黄登高欣旺达动力科技股份有限公司汽车电子研究院

锂离子电池在新能源汽车和储能领域的广泛运用带来了内部状态估计方面的挑战，尤其是电芯内部温度的准确估计，这对于电池的热失控预警至关重要。本文回顾了经典的无传感器电池温度检测方法，介绍了目前采用的基于电化学阻抗谱（EIS）... 详细信息

锂离子电池在新能源汽车和储能领域的广泛运用带来了内部状态估计方面的挑战，尤其是电芯内部温度的准确估计，这对于电池的热失控预警至关重要。本文回顾了经典的无传感器电池温度检测方法，介绍了目前采用的基于电化学阻抗谱（EIS）的温度估计方法，研究了电池内部参数对EIS估算温度的影响，分析了大容量三元锂离子动力电池在不同频率下阻抗幅值、相角与温度之间的关系，提出了一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池在线温度估计模型，通过分析不同频率下的阻抗幅值、相角与温度的关系，实现了对电池内部温度的准确估计。研究表明适合使用阻抗幅值信息来估算温度的频率点为10 Hz，适合使用阻抗相角信息来估算温度的频率点为17.5 Hz。该模型在-20 ℃到45 ℃的范围内，使用阻抗幅值进行温度估算的最大误差为3.79 ℃，使用阻抗相角信息进行温度估算的最大误差为2.69 ℃。验证结果表明，使用阻抗谱的幅值与相角信息能有效估算电池内部的真实温度。本研究有助于提升汽车BMS的采集功能，可用于改善电池热管理和热失控的管理策略。

关键词：电化学阻抗谱温度估算锂离子电池 BMS

高性能Ir基阳极双催化层阴离子交换膜电解水

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材料导报 2024年第6期38卷 1-7页

作者：尹燕尹硕尧陈斌冯英杰张俊锋天津大学机械工程学院先进内燃动力全国重点实验室天津300072 中国汽车技术研究中心有限责任公司移动源污染排放控制技术国家工程实验室天津300300 中石化(北京)化工研究院有限公司催化科学研究所北京100013

设计高性能低Ir阳极催化层对阴离子交换膜电解水(AEMWE)商业化发展至关重要。本研究采用催化剂涂覆基底(CCS)方法,构建基于氧化铱(IrO_(2))和碳载铱(IrC)双催化层的阳极结构,提出了一种新型双Ir催化层并提高了AEMWE性能。研究表明,在IrC... 详细信息

设计高性能低Ir阳极催化层对阴离子交换膜电解水(AEMWE)商业化发展至关重要。本研究采用催化剂涂覆基底(CCS)方法,构建基于氧化铱(IrO_(2))和碳载铱(IrC)双催化层的阳极结构,提出了一种新型双Ir催化层并提高了AEMWE性能。研究表明,在IrC-IrO_(2)(先喷涂碳载铱,后喷涂氧化铱)催化层中,IrC高度分散特性有利于提高催化层中Ir的利用率,优化了催化层内电子、氢氧根离子的传输。采用商业Pt/C催化剂作为阴极,IrC-IrO_(2)阳极双催化层组装成碱性膜电极,在1 mol/L KOH电解质条件下,2.0 V时IrC-IrO_(2)电极达到了2.31 A/cm^(2)的高电流密度,而且在低浓度电解质以及纯水中依旧保持较高的性能。本研究为碱性膜电解水技术高效催化层的设计提供了参考。

关键词：阴离子交换膜电解水(AEMWE) 析氧反应(OER) 双催化层 Ir基催化剂

基于自适应阈值诊断的发动机失火故障实时检测功能开发

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哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 622-632页

作者：王沛徐超王芳沈崇崇范立云北汽福田汽车股份有限公司北京102206 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 山西柴油机工业有限责任公司高效供油系统研究所山西大同037036

针对当前车载诊断系统失火诊断策略在功能逻辑、结果输出及阈值标定等方面的局限性,在不增加算法计算量与硬件资源的基础上,本文提出一种自适应阈值算法的诊断策略。该策略以角度域识别方法为基础,通过相对散差分析实时寻找失火敏感区... 详细信息

针对当前车载诊断系统失火诊断策略在功能逻辑、结果输出及阈值标定等方面的局限性,在不增加算法计算量与硬件资源的基础上,本文提出一种自适应阈值算法的诊断策略。该策略以角度域识别方法为基础,通过相对散差分析实时寻找失火敏感区域得到计算时间单元;以各工作气缸时间单元为基础计算各缸时间单元变化值,并进行加权平均构建失火特征信号,以此作为诊断分析对象;对于阈值自适应过程,根据发动机转速及负荷定义基础阈值,对随机失火进行当前工作气缸时间单元变化修正,对连续失火进行当前工作循环分缸滤波后的失火特征信号最小值修正。实车验证试验结果表明:新策略可以实现诊断阈值随发动机工况实时跟随并根据失火特征信号表现完成自适应调整,改善了高速、小负荷工况失火诊断效果;失火诊断结果在当前工作气缸即可完成输出,诊断实时性提高89%;连续失火模式下,经分缸滤波后的失火特征信号正向幅值提升25%以上;发动机全工况范围均可实现多种失火类型检测,不需要根据车辆行驶状态与工况单独设置诊断阈值,从而减少了大量标定工作,降低车辆散差影响。

关键词：自适应阈值车载诊断失火检测随机失火连续失火多重失火诊断算法策略开发

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串并联混合动力变速箱挡位对整车性能的影响

同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 115-121页

作者：孙永正韩志玉刘华徐梓峰同济大学汽车学院上海201804 南昌济铃新能源科技有限责任公司江西南昌330000 江铃汽车股份有限公司江西南昌330000

针对串并联混合动力车辆变速箱选型匹配问题,采用试验设计(DOE)方法选取变速箱最优速比并分析挡位对整车性能的影响。建立了整车仿真模型和控制策略并进行了台架验证,分析了该混合动力系统3种变速箱挡位配置对车辆的加速性能、爬坡性能... 详细信息

针对串并联混合动力车辆变速箱选型匹配问题,采用试验设计(DOE)方法选取变速箱最优速比并分析挡位对整车性能的影响。建立了整车仿真模型和控制策略并进行了台架验证,分析了该混合动力系统3种变速箱挡位配置对车辆的加速性能、爬坡性能和整车油耗的影响。仿真结果表明,挡位的增多可以提高整车动力性,降低整车对电池放电功率及电池容量的需求,但是对整车油耗改善较小。进一步仿真结果表明,即使改善发动机低转速中高负荷区域的燃油消耗率,变速箱挡位数对整车油耗的影响也不大。

关键词：串并联混合动力变速箱速比寻优整车控制性能仿真

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锂离子电池热模型研究进展

中国有色金属学报 2023年第3期33卷 817-828页

作者：张杭云凤玲沈雪玲崔义闫坤方彦彦国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京101407

锂离子电池因其电压高、比容量大和循环寿命长的特点,是目前应用较为广泛的动力与储能电源。研究锂离子电池的温升规律等热特性,不仅有助于指导电池管理系统的设计与优化,还有助于改善和提升锂离子电池的热安全性。热模型能够全面、系... 详细信息

锂离子电池因其电压高、比容量大和循环寿命长的特点,是目前应用较为广泛的动力与储能电源。研究锂离子电池的温升规律等热特性,不仅有助于指导电池管理系统的设计与优化,还有助于改善和提升锂离子电池的热安全性。热模型能够全面、系统地捕捉锂离子电池在工作过程中的温度和其他热特性参数的动态变化,为解析生热、传热和热失控触发机制提供重要信息,是研究锂离子电池热特性的重要工具。本文根据研究目的、建模原理和应用场景,将锂离子电池热模型分为非耦合热模型、耦合热模型和热滥用模型,并对其基本理论和方法进行了分析归纳,最后对锂离子电池热模型的发展方向包括模型验证、模型参数获取、模拟工况等方面进行了展望。

关键词：锂离子电池热模型数值模拟温度热失控

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高功率型锂离子电池正极材料性能研究

稀有金属 2023年第12期47卷 1756-1764页

作者：陈佳兴苏子龙赵挺蒲刚刚李昂王略国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京101407

对材料A(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2))、材料B(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2))、材料C(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2))和材料D(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2))4种功率型正极材料的理化性能(晶体结构、晶粒形貌、粒径分布、比表面积、元素含量、残留碱含量、水含量)和电化学性能(首次充放电性能、倍率充放电性能)进行对比分析。结果表明:材料A层状结构良好、结晶性良好,二次颗粒呈球形,且粒度适中,样品累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径(D_(50))为5.76μm,使用了Mg-Al复合改性策略。电化学性能测试结果表明:材料A的倍率性能和充放电性能明显优于其他3种材料,在极片压实密度分别为2.5,3.0和3.5 g·cm^(-3)时,其3C相对于0.1C倍率放电保持率分别为84.77%,83.34%和84.15%,3C相对于0.1C倍率充电保持率分别为88.78%,86.08%和88.48%;在最优极片压实密度为2.5 g·cm^(-3)时,其在0.1C倍率下,2.5~4.3 V电压区间内首周放电克容量为175.3 mAh·g^(-1),首周充放电效率为92.2%。将材料A作为正极活性材料,2.5 g·cm^(-3)作为压实密度,组装成5.5 Ah软包型锂离子电池,其10C,20C,30C和40C放电相对于1C放电的容量保持率分别为90.71%,89.26%,89%和89.15%,其10C,25C和30C恒流充电容量相对于1C恒流容量充入比分别为93.27%,85.35%和83.33%,表现出优异的倍率充放电性能。

关键词：高功率锂离子电池正极材料理化性能电化学性能压实密度

基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法

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中国电力 2024年

作者：卢纯颢周春丽林溪桥陈志君广西电网有限责任公司电网规划研究中心

加氢站的氢负荷受氢燃料电池汽车出行行为影响，其时空分布具有高度的不确定性。为了研究加氢站氢负荷的分布特性，并准确描述车辆用户出行规律，提出一种基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法。首先，基于美国家庭出行调查数据... 详细信息

加氢站的氢负荷受氢燃料电池汽车出行行为影响，其时空分布具有高度的不确定性。为了研究加氢站氢负荷的分布特性，并准确描述车辆用户出行规律，提出一种基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法。首先，基于美国家庭出行调查数据集对车辆出行过程中的行为特征量(如出行时刻、行驶时间、目的地、行驶距离等)概率分布进行拟合；其次，基于蒙特卡洛模拟的方法多次抽取样本，形成由车辆出行行为所组成的出行链；最后，以出行目的地类型为划分标准，分别模拟出一天内不同区域加氢站的氢负荷特性。通过合理利用实际出行数据和蒙特卡洛模拟方法，能够准确描述车辆行为规律，并根据出行目的地类型推断出不同区域加氢站的氢负荷特性。

关键词：加氢站不确定性车辆行为模拟氢负荷概率建模方法蒙特卡洛模拟

CuAg双金属催化剂的性能及在锌空气电池中的应用

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电源技术 2024年第5期48卷 922-930页

作者：李亚诸葛祥群贾树勇罗鲲常州大学江苏省新能源汽车动力电池智能制造技术工程研究中心江苏常州213164 光宝光电(常州)有限公司江苏常州213103

采用化学还原法两步合成了CuAg催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对CuAg催化剂进行表征分析,并对其进行循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等电化学测试。结果表明:在... 详细信息

采用化学还原法两步合成了CuAg催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对CuAg催化剂进行表征分析,并对其进行循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等电化学测试。结果表明:在氧饱和的碱性电解质中,CuAg氧还原反应是4电子过程,随着Ag含量的增加,催化活性逐渐增强。将CuAg负载碳黑上,催化性能得到了进一步提高,CuAg/C的起始电位为0.815 V(vs.RHE),Tafel斜率为84.92 mV/(°)。将催化剂应用于锌空气电池时,电池功率密度达到128.96 mW/cm^(2),极限放电比容量达到792 mAh/g,在5 mA/cm^(2)充、放电循环下具有长期循环稳定性。

关键词：氧还原反应 CuAg纳米颗粒负载型催化剂锌空气电池

多种充电模式协同的规模化电动汽车分层充电方法

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上海交通大学学报 2024年

作者：刘永江郭杉贾俊青刘小恺蔡文超曾龙上海交通大学电子信息与电气工程学院内蒙古电力科学研究院内蒙古电力(集团)有限责任公司

针对规模化电动汽车（electric vehicle， EV）随机充电负荷冲击电网的问题，本文提出了一种多充电模式协同的规模化EV分层充电方法。通过利用不同充电方式特点，避免充电负荷集中于电力负荷高峰时间段。针对内蒙古某地区电力负荷曲线... 详细信息

针对规模化电动汽车（electric vehicle， EV）随机充电负荷冲击电网的问题，本文提出了一种多充电模式协同的规模化EV分层充电方法。通过利用不同充电方式特点，避免充电负荷集中于电力负荷高峰时间段。针对内蒙古某地区电力负荷曲线，考虑当地可再生能源丰富特点，基于K-means和肘部法则聚类成当地5类典型电力负荷曲线。考虑EV通过充电桩充电和换电站换电池，分别建立充电站充电模型和换电站电池交换模型，同时建立规模化EV分层能量交换模型。在上层中，根据用户特征以及充电方式成本，基于粒子群算法对EV与充电方式进行匹配；在下层中，考虑电力价格、用户需求、充电站运行情况和快、慢充特点，利用Matlab自带优化工具箱优化充电站内EV、电池充电优化方案。通过实验仿真表明，本文所提方法采取的不同充电方式协同可实现充电方式优势互补，有效避免了充电负荷集中于电力负荷高峰时间段，可持续、经济地满足EV用户充电需求，但是单以电力价格作为EV充电负荷的引导信号，有可能加剧当地电力负荷曲线峰谷差和扰动情况。

关键词：电动汽车充电桩电池交换充电模式协同分层优化