2020年, 第44卷, 第4期　
刊出日期：2020-04-20

  

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研究与设计
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  多离子共掺杂对三元正极材料性能的影响

  翁雅青, 王爽, 胡银, 晏南富, 曹才放

  电源技术. 2020, 44(4): 477-481. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.001

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  三元正极材料有望成为新能源汽车动力电池首选材料,为改善三元材料性能,采用氢氧化物共沉淀-固相合成工艺制备出一系列正极材料Li[(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-x-y-zM1_xM2_yM3_z]O₂(0≤x≤0.05、0≤y≤0.05、0≤z≤0.05;M1=Al、M2=Mg、M3=Cu)并与市售三元材料进行对比。XRD、SEM以及电化学测试结果表明：制得的材料均为a-NaFeO₂层状结构,其中三元材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂为类球状形貌,比市售三元颗粒细小,在1 C、2.7~4.3 V下循环50周,保持率为91.56%,在0.1 C、2.7~4.3 V下循环100周,保持率高达92.46%,和商用材料相比,容量值和循环性能相当,倍率性能不佳。此外,本研究还分析了两种及三种掺杂元素同时存在对正极材料的影响：掺杂后材料粒度变小,当掺杂含量为0.05时,高含量的掺杂离子损害了电池性能;当掺杂含量为0.01时,材料Li[(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.97Al_0.01Mg_0.01Cu_0.01]O₂的倍率性能明显提高,2 C和5 C倍率下的放电比容量分别为112和98.6 mAh/g。
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  钛白渣制备复合磷酸铁锂及其电化学性能

  郭举, 贾双珠

  电源技术. 2020, 44(4): 482-484. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.002

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  采用液相水热法制备技术,以钛白渣、碳酸锂、磷酸二氢钠为原料,抗坏血酸为添加剂,在密闭高压反应釜中合成得到了镁掺杂磷酸铁锂复合材料。研究了钛白渣一步制备磷酸铁锂材料过程中,杂质元素的掺入情况及其对复合材料结构、形貌、电化学性能等的影响。电感耦合等离子体光谱仪(ICP)和电镜能谱仪(EDS)分析结果表明,在合成过程中镁成功掺入到复合材料中,制备得到复合材料LiMPO₄(M代表Fe与Mg);X射线衍射仪(XRD)分析结果表明微量镁的掺入并未对材料结构产生影响;扫描电镜(SEM)结果显示钛白渣制备的复合磷酸铁锂材料形貌为菱形多面体;电化学性能测试结果表明合成的复合材料的首次充放电性能、循环性能和高倍率性能有较大提升,均显著优于高纯硫酸亚铁制备的磷酸铁锂材料性能。
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  负极石墨/硬碳电极对循环性能的影响

  陈思, 章庆林, 杨重阳, 周义荣

  电源技术. 2020, 44(4): 485-488. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.003

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  锂离子电池的循环稳定性是判断其性能好坏的重要指标之一。通过在负极石墨中引入硬碳,并调控硬碳在石墨负极中的质量分数(分别为5%、10%、15%、20%及25%),研究不同硬碳含量对单体循环性能的影响。结果表明,随着硬碳质量分数的增加,电池的内阻呈现下降趋势,常温5 C连续不间断充放电2 000次后,5%~20%硬碳质量分数的电池容量几乎没有衰减。低温-20 ℃循环结果显示,随着硬碳含量的增加,低温循环逐步改善。同时,高温搁置性能显示,含15%~25%质量分数硬碳的电池具有较好的高温自放电电压保持率和较小的内阻变化率。综合分析后,得出在负极石墨中添加20%质量分数的硬碳不仅可以兼顾常温和低温循环性能,还在高温搁置上具有较好的性能。
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  空间用锂离子电池自放电测试方法

  付丽霞, 王炜娜

  电源技术. 2020, 44(4): 489-491. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.004

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  锂离子电池化成后,需储存一段时间进行自放电筛选测试,通过检测电压、容量、内阻等变化,筛除有缺陷的电池,以提高电池成组后的一致性和可靠性。通过对自放电储存期间温度进行优化设置,在不影响缺陷检测效率基础上将电池自放电时间由一个月缩短至半个月,有效缩短空间电池研制周期,提高电池生产效率,降低生产成本。
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  磷酸铁锂/石墨电池浮充工况下的失效机理研究

  赵伟, 肖祥, 梅成林

  电源技术. 2020, 44(4): 492-495. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.005

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  研究了磷酸铁锂/石墨电池在不同温度和不同荷电状态下的浮充老化行为,对测试过程中电池的体积变化、容量变化、阻抗变化和产气成分进行了跟踪测试。测试结果表明,电池在浮充状态下的老化反应主要是电解液的分解反应和电解液/负极之间的界面反应,而且高温、高荷电态下该反应会加剧;电池容量衰退与产气直接相关,通过对产生的气体进行分析发现,浮充老化产气的主要是电解液还原分解,气体主要成分为CO₂和烷烃类气体。
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  锂电池电-热耦合模型热管理系统仿真分析

  郭健忠, 毛永, 张华伟, 许小伟

  电源技术. 2020, 44(4): 496-500. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.006

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  锂离子电池的工作温度维持在适宜范围内,是保障电池安全、高效和长寿命使用的必要条件。构建符合其特性规律的锂离子电池电-热耦合等效电路模型,并对其进行离散化,通过仿真结果与实验数据对比验证了模型的精确性与可靠性。然后基于电-热耦合模型优化并行风道式散热系统的进口风速、楔形风道角、电池单体间距、表面偏移角四个参数,将并行风冷系统中四个参数数值利用正交优化法来设计实验组合,分析出各实验因素权重关系,通过较优组合结果对比得到并行风冷结构的最优参数组合,最优参数组合下的并行风冷系统使得电池组在25 ℃下工作的最高温度为30.72 ℃,温升为5.72 ℃,温差为4.54 ℃,满足电池组对工作温度的要求。
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  动力锂电池组液冷散热分析及优化

  邱翔, 陈诚, 李家骅, 徐文泰

  电源技术. 2020, 44(4): 501-504. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.007

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  为解决动力锂电池组散热问题,建立三维生热与传热模型进行数值计算。在1 C、2 C、3 C放电倍率下,计算结果与实验数据进行了对比,表明了电池仿真模型的准确性与适用性。再以3 C放电倍率为基础,进一步数值分析电池散热系统的传热及直接液冷的冷却;为提高冷却效率,将原平滑壁面改为肋条结构,数值计算结果表明,从无肋条到肋条高度为10 mm,电池单体的最高温度降低了13.1 ℃,降低30%;单体的最大温度降低了12.7 ℃,降低74.3%;电池间的最大温差降低了13.1 ℃,降低了72.8%,有效地提升了电池温度的均匀性,使电池组工作的温度控制在合理的范围之内。
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  石蜡抑制动力电池组温升特性的模拟实验

  王治源, 李永光, 马昕霞, 张丽华

  电源技术. 2020, 44(4): 505-508. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.008

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  根据动力电池的散热问题设计了一套基于相变材料的热管理系统。采用功率可调节的铸铝电加热板模拟电池不同工况下的发热情况,对比分析了不同加热功率,不同石蜡用量下加热板温升速率的变化情况。实验结果表明：相变材料可有效抑制加热板的温升速率,实验工况1与工况10相比,温升速率下降了63.9%。此外,随着加热功率的增大,加热板的温升速率也随之增大,当石蜡用量一定时,其控制温升的效果会减弱。
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  考虑热辐射效应的锂离子电池温度场仿真分析

  刘进, 刘晓明, 蒋皖, 锁要红

  电源技术. 2020, 44(4): 509-513. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.009

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  温升是影响锂离子电池力学性能和使用寿命的主要参数。研究了热辐射效应对温度的影响,首先建立了圆柱型电池传热模型,针对ICR65/400锂离子电池数值分析了热辐射系数对电池内部温度场变化的影响;然后讨论了放电倍率、对流换热系数和环境温度对热辐射的影响;最后在高放电倍率、自然对流和低温环境下,对有无热辐射效应的温度场进行了比较。结果表明：圆柱型锂离子电池放电过程中最高温度出现在电池中心处,最低温度在电池表面;当放电倍率、环境温度和对流换热系数不变时,热辐射系数越大,电池散热越快,体系降温速率越快,达到热平衡时间越短;电池放电倍率越高,其生热速率越快,热辐射的散热效果越显著;当对流换热系数和放电倍率不变时,环境温度越低,其与电池温差越大,热辐射的散热效果越显著;当环境温度和放电倍率不变时,对流换热系数越小,热辐射的散热效果越显著;热辐射效应可有效降低电池内部温度。
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  VDA方形动力锂电池生热特性仿真分析与研究

  叶科伟, 向科峰, 李良超

  电源技术. 2020, 44(4): 514-517. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.010

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  研究动力锂电池的生热特性是解决纯电动汽车电池包散热问题的前提,运用ANSYS有限元仿真软件,对车载VDA(德国汽车工业联合会)高能量密度卷绕式方形电池单体进行生热温度场仿真分析,模拟了在不同放电倍率和环境温度条件下,电池温度场的变化。结果表明,在自然对流换热条件下,随着环境温度增加,放电倍率增大,电池温升明显;电池的温差随着放电倍率的增加而增加,而随着环境温度的增加反而降低;电池内核温度最高,对比层叠式电芯热模型,卷绕式电芯的热量从几何中心向四周均匀分散。
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  基于AIUKF的锂离子电池SOC估算

  何志刚, 李尧太, 盘朝奉, 魏涛

  电源技术. 2020, 44(4): 518-521. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.011

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  锂离子电池作为电动汽车的动力源,其荷电状态(SOC)的准确估算可以有效提高系统的工作效率,防止过充过放带来的安全隐患。首先建立了电池的二阶RC等效电路模型,采用递推最小二乘法对其进行参数辨识,然后在UKF的基础上引入自适应迭代,对SOC估计值重新进行UT变换,并再次利用观测值来改善状态估计,最后采用改进的Sage-Husa估计器对过程和量测噪声进行自适应修正。仿真结果表明,所提方法具有良好的估算精度及适用性。
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  基于Modelica的钛酸锂电池建模

  冯全克, 付磊, 刘, 森, 闫一凡

  电源技术. 2020, 44(4): 522-526. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.012

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  钛酸锂电池使用Li₄Ti₅O₁₂(LTO)代替石墨作为阳极材料,拥有优异的倍率特性,有望在电动车辆中得到广泛应用。但当描述钛酸锂电池在大倍率充放电条件下的外特性时,常用的电池模型有较大误差。基于Butler-Volmer方程提出了适用于钛酸锂电池的模型,并用Modelica语言进行建模与仿真,对所提出的电池模型进行了评估,实验结果与模型仿真结果有良好的一致性,最大电压误差低于2%。
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  动力电池模组热管流道变结构研究

  邹晓辉, 李翔晟, 张继龙, 李潇

  电源技术. 2020, 44(4): 527-531. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.013

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  针对电动汽车动力电池对温度变化敏感所导致的使用性能衰减、续航里程不足的问题,研究了冷却板热管流道结构对动力电池模组温度及一致性的影响。提出采用变结构热管流道设计,对电池模组温度进行有效控制。根据冷却板和热管流道结构布置及温控要求,针对新型热管流道变结构,建立电池模组液冷散热有限元模型,得出在3 C放电倍率下流道变结构对电池模组温度场的影响规律。通过FLUENT仿真分析,结果表明采用新型流道变结构冷却板比传统流道结构冷却板对动力电池模组的冷却效果更好,其中90° S型流道变结构可以使动力电池模组的最高温度降低0.56 K,光滑弯曲流道变结构可以使动力电池之间的温差降低0.36 K。
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  锂电池的复合散热系统性能研究

  左妍妍, 刘楠

  电源技术. 2020, 44(4): 532-536. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.014

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  针对交通车辆对动力电池系统的温度控制要求,进行无相变材料强迫风冷散热效果实验研究。实验结果表明其不能满足锂电池使用要求。设计了相变材料-导热介质-强迫空气对流的锂电池复合散热系统,首先研究了1 C和2 C充放电倍率时的散热效果;再利用FLUENT软件建立了复合散热系统模型,分析了相变材料厚度、冷却风温度、冷却风速度、导热片高度对散热效果的影响;最后,拟合出了锂电池复合散热系统参数的设计参数计算公式,用于指导散热系统的工程设计。
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  基于热-电耦合模型的锂离子电池热特性分析

  乔振民

  电源技术. 2020, 44(4): 537-540. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.015

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  锂离子电池的热效应不仅影响电池的性能和使用寿命,同时也是电池安全使用的一个隐患。针对18650型锂离子电池的热效应,建立一维电化学与二维传热耦合模型,并对模型进行数值计算及试验验证,重点分析了热电耦合模型对18650型锂离子电池温升效应的预测及工作温度对锂离子电池放电容量的影响。结果表明：热电耦合模型可以较准确地预测锂离子电池运行过程中的温度场变化,工作环境温度对单体电压无影响,但对锂离子电池充放电影响较大,环境温度升高,锂离子电池材料活性增大,放电容量增大。
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  基于最小能耗的一种锂电池充电策略

  黄柯, 专祥涛

  电源技术. 2020, 44(4): 541-544. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.016

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  提出了一种锂离子电池充电策略,该策略可有效减小锂离子电池的充电损耗。首先采用一阶RC等效电路模型对电池的充电过程进行了建模,并构建了基于最小充电损耗的充电电流曲线最优化问题,该问题为一非线性规划问题,可应用GA来求解,得到不同充电时间下的最佳充电电流曲线,使得充电过程中总损耗最小。最后,通过实验验证所提方法的有效性,结果表明,在同样的充电时间下,该方法与传统恒流充电方法相比,可以有效减少充电损耗。
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  空间锂离子蓄电池组智能管理模块设计与实现

  胡斌, 刘涛, 冯利军, 黄华

  电源技术. 2020, 44(4): 545-548. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.017

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  针对高容量锂离子蓄电池组的管理要求,提出了一种自主智能化管理模块设计方案,通过自主硬件均衡技术、By-pass驱动技术分别实现了对锂电池定值线性均衡控制和失效的某节单体旁路剔除,采用混合集成电路技术,大幅度降低了产品体积质量,增加了产品过程控制的稳定性。该设计可为卫星上高容量电池管理设计提供参考。
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  电动汽车复合电源系统能量管理研究

  专祥涛, 崔婷婷

  电源技术. 2020, 44(4): 549-552. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.018

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  为了合理分配电动汽车复合电源系统的能量,对由超级电容、DC/DC变换器和锂离子电池组成的复合电源系统结构进行了分析与研究。提出了逻辑门限值控制策略对复合电源系统的能量进行管理。为了验证该能量管理策略的有效性,利用Matlab仿真软件对FTP-75城市循环驾驶工况进行了仿真分析。仿真结果表明,超级电容充分地发挥了其“削峰填谷”的作用,将锂离子电池的电流限制在一定的范围内,减少了大电流对锂离子电池的冲击。同时,超级电容可以在车辆制动过程中进行能量回收,减少能量的损耗。
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  四段式智能充电管理系统的设计与实现

  刘志明, 张向文

  电源技术. 2020, 44(4): 553-556. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.019

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  针对纯电动汽车车载动力电池系统的充电要求,设计了一款基于飞思卡尔单片机MC9S12XEP100和电池组监控芯片LTC6803-4的四段式锂离子动力电池智能充电管理系统,它能解决现有充电过程中各充电阶段控制精度不够的缺陷。该设计由主控制器模块、通信模块、均衡模块、充电控制模块、信号采集模块以及人机接口模块组成,采用具有模糊逻辑控制的四段式智能充电管理策略,自动调整充电电流、充电电压,并自动切换充电阶段。实验结果表明,与基准恒流恒压(CC-CV)充电方法相比,该智能充电管理系统充电时间缩短了32.6%,充电效率提高了2.23%,是一种能快速充电、操作方便、运行可靠的充电管理装置。
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  融合路况信息的复合电源模型预测控制方法

  尹炳琪, 马彬, 杨朝红, 陈晓薇

  电源技术. 2020, 44(4): 557-561. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.020

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  路况信息是影响复合电源能量管理的关键因素。为提高电动汽车复合电源系统能量管理效率和延长动力电池使用寿命,提出了一种融合路况信息的车载复合电源模型预测控制方法。将未来有限时域内的车辆功率需求纳入控制问题,建立能量管理优化模型,利用二次规划方法对目标函数进行滚动最优求解。与基于模糊控制的能量管理策略相比,模型预测控制策略下的超级电容制动能量回收能力提升了13.7%,动力电池容量衰减速率降低了15.4%。结果表明,融合路况信息的模型预测控制方法能够提高超级电容利用效率,延长动力电池使用寿命,提升复合电源系统能量管理效率。
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  管式SO-DCFC的制备及特性研究

  刘国阳, 张欢, 向晓妍, 杨小彤, 张亚婷

  电源技术. 2020, 44(4): 562-564. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.021

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  固体氧化物直接碳燃料电池(SO-DCFC)因其燃料适应性广、能量转化效率高、污染物排放低等优势,被认为是一种具有广泛应用前景的发电装置。以8%氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质,通过提拉YSZ浆料制备了一种管式SO-DCFC,分析了浆料配比对SO-DCFC性能的影响,并利用X射线衍射、扫描电镜分析SO-DCFC的微观结构。利用脱灰半焦作为SO-DCFC的燃料,分析了电池的电化学特性。结果表明该SO-DCFC在850 ℃时开路电压达到0.8 V左右,最大功率密度达到22 mW/cm²,最大电流密度达到137 mA/cm²。
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  双电解质铝空气微流体燃料电池

  彭陈阳, 王雷, 刘富德, 谢天锋

  电源技术. 2020, 44(4): 565-569. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.022

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  以甲醇为溶剂制备氢氧化钾/甲醇溶液作铝阳极电解液、以水为溶剂制备氢氧化钾溶液为空气阴极电解液,制得一种双电解质铝空气微流体燃料电池。1 000 mL/min下,阳极电解液含水量20%时电池短路电流密度为270 mA/cm²,最大功率密度90 mW/cm²,铝自腐蚀率仅为在氢氧化钾水溶液中的10.5%。总的来说,含氢氧化钾/甲醇溶液的双电解质铝空气微流体燃料电池应用到小型电子设备中是具有吸引力的。
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  燃料电池控制单元硬件在环测试平台的设计

  马铭, 毛玉蓉, 程鹏, 孙亮, 王军民

  电源技术. 2020, 44(4): 570-573. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.023

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  目前燃料电池控制单元(fuel cell control unit,FCCU)的应用越来越广泛,功能也越来越复杂,针对FCCU开发测试过程中,采用燃料电池堆成本高,风险大等问题,提出了FCCU硬件在环测试的方法,通过LabVIEW、Veristand等软件以及PXI多功能板卡、嵌入式处理器、故障注入单元、FPGA等硬件设备搭建实时环境进行硬件在环测试。在Veristand Engine中导入冷却路模型对FCCU热管理系统进行仿真,结果测得燃料电池出口水温与输出功率的波形数据,进而判断FCCU的温度控制策略合理,为评估和优化FCCU其他控制性能提供了实验条件和数据支持。
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  质子交换膜燃料电池系统设计与控制研究

  李正辉, 贠海涛, 胡帅

  电源技术. 2020, 44(4): 574-577. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.024

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  针对某千瓦级质子交换膜燃料电池(PEMFC),简单介绍了质子交换膜燃料电池,搭建了燃料电池系统,设计了燃料电池系统通讯网络。为了使系统维持输出电压稳定及具有较好的输出特性,对搭建的燃料电池系统进行控制。在MATLAB/Simulink中搭建燃料电池系统的控制算法,通过实验测的数据进行验证分析,表明系统具有较好的实用性。
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  基于LIBSVM的铅酸蓄电池荷电状态估计

  陈凯, 彭仲晗, 吴启瑞, 胡锦亮, 付鹏飞

  电源技术. 2020, 44(4): 578-581. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.025

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  研究准确预测蓄电池荷电状态(SOC)的方法对于快速、准确调节充电装置的动态充电过程具有重要意义。从基于测量蓄电池端电压和内阻实现预测其SOC出发,研究了基于卡尔曼滤波提高蓄电池端电压、内阻和充放电电流测量准确性的方法,在此基础上,进一步提出利用LIBSVM支持向量机基于蓄电池端电压、内阻和SOC的训练样本数据,建立反映其非线性映射的回归预测模型建模方法。最后通过实验数据验证了所提SOC预测模型建模方法的可行性。与利用BP神经网络预测SOC的结果对比表明,基于相同训练样本,所提方法建立的预测模型具有SOC估计预测误差小,对蓄电池宽运行范围的SOC评估具有良好适用性等特点。
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  精铅对EFB铅酸蓄电池的性能影响研究

  史俊雷, 徐建刚, 余萍, 田振, 焦凯

  电源技术. 2020, 44(4): 582-584. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.026

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  铅是铅酸蓄电池中的重要原材料,其性能的好坏直接关系到电池性能的优劣。随着时代的发展,铅酸蓄电池的回收再利用技术越来越成熟,再生铅在整个蓄电池行业中的使用比例也越来越高。通过对精铅和电解铅进行各方面平行对比,如铅锭元素分析、极板的XRD、SEM、电化学测试等,以及电池性能测试分析,对精铅对EFB铅酸蓄电池的性能影响进行了分析,得出优质的精铅对电池性能影响有限的结论。
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  硅酸/硅酸钠为粘结剂热电池正极薄膜的制备

  刘晟林, 杨少华, 许浩, 刘达, 陈曦

  电源技术. 2020, 44(4): 585-587. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.027

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  以硅酸/硅酸钠混合物为粘结剂制备了热电池FeS₂正极薄膜,对FeS₂正极薄膜表面SEM分析可知使用硅酸/硅酸钠混合物为粘结剂起到了较好的粘接效果;通过改变正极薄膜中粘结剂的添加量、导电剂的添加量、FeS₂粉末的球磨时间等因素,对单体电池放电性能进行测试。结果表明,正极薄膜中添加15%质量分数的粘结剂,1%质量分数的碳纳米管导电剂,FeS₂粉末球磨24 h时FeS₂正极薄膜组成的单体电池放电效果最好。单体电池放电电压截止1.5 V时,单体电池中活性物质的比容量达到了310.47 mAh/g。
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  热电池空载鼓胀机理分析

  赵晋峰, 王岩, 郑毅, 许建峰, 任斌

  电源技术. 2020, 44(4): 588-591. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.028

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  热电池是一次性热激活电源,电池在工作时内部温度通常维持在400~600 ℃之间,高温空载是热电池安全性考核的一项重要内容。从热电池空载放电壳体鼓胀仿真计算、电池放电过程的气体组分以及热电池空载时副反应等方面开展空载鼓胀机理分析。
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  一种热电池用高精度快速仿真技术

  叶丹宏, 姜义田, 胡冉, 王超, 罗重霄

  电源技术. 2020, 44(4): 592-594. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.029

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  建立了一种基于二维轴对称的热电池单元电池仿真模型,模拟计算了高低温条件下(+60和-30 ℃)的热电池电激活时间以及表面温度变化过程。与三维模型相比,该模型在保证几何细节高度完整的同时,实现了仿真速度的飞跃,模型运算时间小于5 min。与实测结果对比,该模型仿真结果与实测值接近,激活时间仿真误差在3.5%以内,表面温度实测曲线与仿真结果几乎重合,表明该模型准确性高,具备工程指导意义。
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  超级电容高效充电算法研究

  高金辉, 耿梦影

  电源技术. 2020, 44(4): 595-597. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.030

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  随着超级电容器的广泛应用,对其充电控制方法的研究日益深入,取得了较多的研究成果,但是高效充电控制方法仍受到多方面的制约。通过理论推导得出超级电容器充电过程中的充入能量效率最大化的条件,提出了一种健康状态(state of health,SOH)计算方法,对超级电容器的电容和平衡电阻进行实时计算。在此基础上,提出了一种适用于超级电容器的高效充电算法,以最大限度地提高超级电容器在充电过程中的充入能量效率,并通过仿真对比证明了高效充电算法的有效性。
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  延长锌银贮备电池贮存寿命的研究

  田军挺, 吕晓晴, 邱星园, 吕士银, 李克锋

  电源技术. 2020, 44(4): 598-601. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.031

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  采用极片保护法对锌银贮备电池正负极片进行涂覆式保护,通过这种保护方式,隔离了极片与外界环境的物质交换,降低了正负极自放电或分解反应的速度,减少了正负极活性物质的损耗。通过优选保护剂的材料及不同的保护方式,探索出最佳的保护方法,可延长锌银贮备电池干态贮存寿命至12年。
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  优化右侧步长调整系数的光伏MPPT控制算法

  胡志良, 刘建功, 王毅颖, 张桂林

  电源技术. 2020, 44(4): 602-606. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.032

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  在跟踪最大功率点的过程中,最大功率点右侧跟踪步长对稳定性有较大的影响。为了解决现有光伏最大功率点跟踪算法在跟踪过程中存在稳定性不理想的问题,基于现有双步长调整系数的变步长电导增量法,提出了一种优化右侧步长调整系数的光伏最大功率点跟踪控制算法,采用改进的收敛步长调整系数进行变步长跟踪,可在保证快速、无误判跟踪最大功率点的同时增加跟踪过程的稳定性,更好地解决了振荡问题,从而实现最大功率点的高效跟踪。对此算法进行仿真,仿真结果证明了算法的正确性和有效性。
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  嫦娥四号着陆器同位素温差电池设计与验证

  彭磊, 侯旭峰, 阎勇, 张丽丽

  电源技术. 2020, 44(4): 607-612. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.033

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  嫦娥四号着陆器同位素温差电池是我国首个成功在航天器上应用的同位素电源,可为着陆器两相流体回路提供热能,并为原位月夜温度采集提供电能。同位素温差电池解决了温度和力学环境条件严酷、安装操作条件复杂、装配集成涉及电离辐射等难题,采用²³⁸Pu密封同位素热源、平面式PbSnTe/PbTe温差电换能器、耐压密封外壳,开发了适应月面环境的同位素温差电池设计制造技术,圆满完成了为两相流体回路供热并为月夜温度采集器供电的任务。对同位素温差电池的设计约束、最终方案及试验验证情况进行了介绍。
综述
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  镍基三元正极材料储存性能与改性研究进展

  孔祥邦, 赵金保

  电源技术. 2020, 44(4): 613-617. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.034

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  镍基三元正极材料因为其能量密度高、循环性能好等优点越来越受到人们的关注。但是其在空气条件下的储存性能较差,容易和空气中的水分、二氧化碳等成分反应生成杂质,从而较大程度地增加了其在生产、运输和储存过程中的成本。讨论了镍基三元材料在储存过程中发生劣化的原因、劣化的影响以及改进措施,并对镍基三元正极材料储存性能的进一步提升做了展望。
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  掺杂改性LiFePO₄正极材料高倍率性能的研究进展

  李娟, 张柳丽, 罗军, 牛哲荟, 田刚领

  电源技术. 2020, 44(4): 618-620. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.035

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  总结了三种不同离子掺杂改性方法对磷酸铁锂(LiFePO₄)电极材料倍率性能的影响研究现状。单离子掺杂改性LiFePO₄材料制备方式简单且改性LiFePO₄材料倍率性能优异,研究最为广泛;双离子掺杂改性LiFePO₄材料倍率性能提高的同时,循环性能显著提升,也是目前的研究热点;多离子掺杂改性LiFePO₄材料机理复杂,有待深入研究。
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  韩国动力电池产业技术发展分析及启示

  郭苑, 方凯正, 王培, 朱成, 孙兴起

  电源技术. 2020, 44(4): 621-623. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.036

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  从韩国动力电池的技术路线图,四大关键材料技术路线图,全固态电池技术研发路线以及目前实施的相关技术标准入手,分析了韩国动力电池最新的技术发展情况。并结合韩国动力电池龙头企业基于技术优势的“走出去”发展战略,为我国动力电池产业提升技术实力及加强国际竞争力提供启示和参考。
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  电动汽车电池组均衡技术研究进展

  谭泽富, 杨芮, 何德伍, 孙荣利

  电源技术. 2020, 44(4): 624-627. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.037

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  电池均衡技术是改善纯电动汽车动力电池组的不一致性,提升电池组的整体性能和汽车续航能力的有效方式,已成为领域内的研究热点。介绍了电池均衡技术的分类,并对基于Buck-Boost电路的均衡技术和基于LTC3300的主动均衡技术进行了剖析,详细描述其均衡原理,并进行实验验证。还简要分析了该技术在国内外的商业应用,最后对电池均衡技术未来的发展趋势进行了分析。
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  中国新能源汽车用锂电池产业现状及发展趋势

  李凌云

  电源技术. 2020, 44(4): 628-630. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.038

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  面对日趋严峻的能源形势和巨大的减排压力,节能环保的新能源汽车代替传统燃油汽车是必然发展趋势。在国家政策的支持下,我国新能源汽车产量快速增长,工信部印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》提出了2020年动力电池总产能超过1 000亿Wh的目标,未来中国将成为全球最大电动汽车及动力电池消费市场。锂离子电池以其优异的电性能、无环境污染等优点,是公认的最具发展潜力的电动汽车用动力电池,未来具有广阔的市场应用前景。介绍了动力锂离子电池的发展现状和技术发展方向,对未来发展趋势进行了展望。
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  军用低温起动电池发展研判

  明海, 刘巍, 周洪, 邱景义, 曹高萍

  电源技术. 2020, 44(4): 631-635. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.039

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  鉴于我国幅域辽阔、气候多变,发展低温起动电池是十分迫切的军事需求。有别于常规电池,低温起动电池不仅要求在低温下可有效工作,而且必须有大电流放电能力。同时,放电的时候,其冷起动电流(CCA)、电压降、安全性等都必须达到装备的既定要求,否则无法有效起动相应装备。因此,从铅酸电池、铅碳电池、锂离子电池、电容器以及上述单元组合的电源系统等方面对低温起动电池进行了论述,分析各类电池在低温起动应用方面的发展趋势以及对它们的未来发展予以初步研判。
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  铅酸蓄电池监测系统发展综述

  王鹏程, 朱长青

  电源技术. 2020, 44(4): 636-639. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.04.040

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  通过对目前铅酸蓄电池典型应用环境的分析,总结了铅酸电池失效的实际原因;评述了铅酸蓄电池监测系统应用现状,在分析各典型电池监测系统性能特点的基础上,提出了铅酸蓄电池监测系统的研究发展方向。