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电动汽车用锂离子电池生热速率模型

发布时间:2018-09-19 10:32
【摘要】:首先在考虑锂离子电池极片中反应电流密度、活性物质浓度等参数空间差异的前提下,建立了电池热生成速率的数学模型。然后基于模型对锂离子电池在不同充放电电流和荷电状态(SOC)下的生热速率进行了仿真。结果表明:可逆热与非可逆热的生成速率均随充放电电流的增大而增大;SOC的变化主要影响可逆热的生成速率,对非可逆热的生成速率则无显著影响;锂离子电池在相同SOC和电流下进行充放电时,非可逆热的生成速率基本相等且均表现为放热,可逆热的生成速率也基本相同但分别表现为吸热和放热。最后在Arbin台架上测量了锂离子电池以不同电流进行恒流充电、恒流放电和循环交替充放电时电池温度的瞬变过程,并与相应工况下电池温度的仿真结果进行了对比。结果表明:所建立的生热速率模型能合理模拟锂离子电池温度的动态变化;锂离子电池持续进行充放电时可逆热对电池的温度变化有较大影响,尤其在电池充放电电流较小时更为明显,但锂离子电池在某一SOC附近交替充放电时可逆热对电池的温度变化则无明显影响。
[Abstract]:The mathematical model of thermal generation rate of lithium ion battery was established after considering the space difference of reaction current density and active material concentration in the electrode of lithium ion battery. Then the heat generation rate of lithium ion battery under different charge and discharge current and charge state (SOC) is simulated based on the model. The results show that the rate of formation of reversible heat and irreversible heat increase with the increase of charge and discharge current, and the change of SOC mainly affects the rate of formation of reversible heat, but has no significant effect on the rate of formation of irreversible heat. When charging and discharging lithium ion batteries under the same SOC and current, the formation rate of irreversible heat is basically equal and exothermic, and the formation rate of reversible heat is basically the same, but the formation rate is endothermic and exothermic, respectively. At last, the transient process of the battery temperature under constant current charge, constant current discharge and cyclic alternating charge and discharge is measured on the Arbin bench, and the simulation results are compared with the simulation results under the corresponding operating conditions. The results show that the established heat generation rate model can reasonably simulate the dynamic change of the temperature of the lithium ion battery, and the reversible heat has a great influence on the temperature change of the battery during the continuous charge and discharge of the lithium ion battery. Especially when the charge and discharge current of the battery is small, the reversible heat has no obvious effect on the temperature change of the battery when the battery charges and discharges alternately near a certain SOC.
【作者单位】: 北京航空航天大学交通科学与工程学院;交通运输部公路科学研究院;
【基金】:北京市重点学科建设基金(082304)资助
【分类号】:TM912

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