磷酸铁锂电池短路特性研究与探测预警装置开发

发布时间：2020-05-23 18:51

【摘要】：随着新能源汽车的蓬勃发展,磷酸铁锂电池投入了大量使用,但是因磷酸铁锂电池热失控造成的火灾事故不断发生。其中,短路是触发磷酸铁锂电池热失控的重要原因之一。在磷酸铁锂电池发生短路时,瞬间产生较大短路电流,短时间内使电池聚集大量热量,易使磷酸铁锂电池发生不可逆损坏甚至引起热失控火灾。因此对磷酸铁锂电池短路特性的研究,以及开发能对磷酸铁锂电池短路做出识别判断的预警装置具有重大理论和现实意义。本文研究对象为可应用于新能源汽车上的32650磷酸铁锂电池,参照国标测试要求,分别设计针刺内部短路实验方案和外部短路实验方案,以及搭建了磷酸铁锂电池针刺内部短路和外部短路的实验平台。在此基础上开展了大量磷酸铁锂电池针刺内部短路及外部短路的实验研究,获得了磷酸铁锂电池在发生短路时的电池电压、短路电流、表面温度及视频数据。通过对大量磷酸铁锂电池内部短路及外部短路的实验结果和数据分析,研究发现:当磷酸铁锂电池发生针刺内部短路时,针刺触发的电池内部短路热失控剧烈情况具有随机性;电池电压在针刺后下降至0 V,若针刺过程中电池喷出浓烟甚至电池发生爆炸则电压下降更迅速;电池表面温度在电池被刺破后迅速上升,其温升趋势随破坏程度增加而加快。当磷酸铁锂电池发生外部短路时,磷酸铁锂电池的电气特征被划分为三个阶段,电池电压稳定且持续高短路电流阶段、电压电流迅速下降阶段、电池损坏阶段;电池的温度最大值与初始温度和初始SOC(State of Charge)均呈线性增加的关系;电池表面温度上升率随着初始温度和初始SOC的增大而减小。以电池电压、短路电流和电池表面温度作为探测参量,开发了一套具备参量探测、短路安全状态显示等功能的磷酸铁锂电池短路安全状态探测预警装置。根据磷酸铁锂电池短路实验结果和进一步的数据分析,设计磷酸铁锂电池短路预警算法。将磷酸铁锂电池短路预警算法植入探测预警装置之后,进行探测预警装置功能验证实验,实验结果表明本套装置可以实现对磷酸铁锂电池各类短路工况的可靠探测和预警。
【图文】：

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【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912

【参考文献】

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本文编号：2677803