纯电动汽车方形磷酸铁锂电池组热管理系统研究

发布时间：2020-07-21 18:28

【摘要】：随着环境保护和节能减排工作的不断推进,电动汽车的政策激励和市场需求日益增大。动力电池作为电动汽车的主要动力源,其工作性能与温度紧密相关,温度的高低直接影响电动汽车的动力性和安全性。保持电池组在合理的温度区间内工作,同时减小电池单体之间的温度差异,对保障电动汽车的使用安全性、提高电池的充放电性能具有重要意义。以方形磷酸铁锂电池为研究对象,分析其热特性,基于ANSYS/Fluent建立电池单体的热力学仿真模型,通过与实验数据进行对比,验证模型的有效性。利用ADVISOR建立纯电动汽车仿真模型和锂离子电池组的生热速率模型,分析电池组的各项动态性能。设计热管理系统的风冷散热结构,根据ANSYS/Fluent仿真得到的温度场分布,分析冷却气体的不同流速和结构参数对散热效果的影响。设计热管理系统各模块功能,确定温度采集模块、高温散热模块与低温加热模块的方案和结构;设计控制电路,制定散热与加热温度控制策略;搭建电池组热管理信息系统,使用户及时掌握电池组工作状况。通过改变冷却气体的流速、调整单体电池之间的气流通道间距、改变进风角度,对散热结构进行优化。仿真结果表明,结构优化后有效地提高了电池箱的散热效果,改善了电池单体之间的温度不一致性。通过热管理系统控制风机和加热膜,使电池组工作在合适的温度范围内,提高电池组的散热效率和低温性能;信息系统实时显示各模块的工作参数和运行状态,为合理的使用操作提供信息支持。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U469.72
【图文】：

电动汽车,磷酸铁锂,系统意义,汽车市场

S沃蓝达E6三元磷酸铁锂磷软包方形 15Ah 70Ah LGC BYD 56km 70km 热管理系统意义占有率连年升高，其安全性问题引起了人生的纯电动汽车自燃事故 50 余起，创下了汽车的自燃是由动力电池在充电或行驶过源汽车市场发展面临的最大威胁[13]。图故的现场。

通风方式,风冷,电池,液体冷却

丰田普瑞斯混合动力型日本强制风冷特斯拉 Roadster 美国液体冷却雪铁龙 Berlingo 法国液体冷却大众 Golf 德国液体冷却1.3.3 基于风冷散热的电池热管理系统研究现状按照气体在电池组中流动路线的不同，风冷散热可以分为串联通风与并联通风两种形式。图 1.4 所示为两种不同通风方式的气体流向示意图。串联通风结构中的冷却气体从第一块电池起依次经过每一块电池，并与电池单体进行热交换，这导致对下游电池进行散热的气体温度已明显超过流经上游电池的冷却气体温度，散热效果逐级递减，大大增加电池单体之间的温度不一致性。并联通风时，楔形引流板能够均衡每一块电池单体受到的压力，一定程度上改善各单体电池之间空气流量分布不均匀的情况[24]，减少温度差异。新一代的丰田 Prius 就采用了这种并行通风的结构，这种通道设计确保了吹过不同电池单体的空气流量基本一致，进而保证整体温度场分布的一致性。

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.1.1 方形磷酸铁锂电池的基本结构方形磷酸铁锂电池是一种以磷酸铁锂为正极材料、由铝壳或钢壳包裹的动力电池池内部由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和集流体等主要部分组成[33]。锂离子电池通过正负极发生的化学反应，将电能与化学能相互转换。集流体相正负极上的导电骨架，将活性物质产生的微小电流汇聚起来，形成较大电流后向出，正、负极分别采用导电性能较好的铝、铜材料作为集流体。电解液在正负极充当离子载体的角色，输送 Li+使正负极之间产生电流。隔膜的存在不仅起到了正负极的作用，还能确保只有锂离子通过，阻挡自由电子，防止电池内部形成电路.1.2 方形磷酸铁锂电池的工作原理锂离子电池的充放电实际上就是 Li+在电池正负极上嵌入与嵌出，以及等量电正负极之间的往返迁移。磷酸铁锂电池的工作原理如图 2.1 所示。

【参考文献】