电动汽车用锂离子动力电池热效应研究

发布时间：2017-04-08 22:17

  本文关键词：电动汽车用锂离子动力电池热效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着汽车工业的快速发展以及由此引发的能源危机和环境问题,以电动汽车为代表的新能源汽车逐渐成为汽车产品未来发展的新趋势,而锂离子动力电池以其优越的电池性能和比较优势正成为新能源汽车的主流动力源。作为新能源汽车最为关键的核心部件,动力电池的充放电性能、使用寿命及可靠性将直接影响整车的成本和性能,而对动力电池系统采用合理的热管理措施,可以有效改善电池组的性能和使用寿命,提高电池组的可靠性和安全性。因此,深入开展锂离子动力电池热管理系统关键技术研究具有重要的实际意义和应用价值。 论文在对动力电池生热速率及热模型国内外研究现状进行分析和总结的基础上重点围绕锂离子动力电池三维电化学-热耦合模型开展动力电池热效应研究工作,应用流体动力学方法,对锂离子动力电池进行热分析,研究其生热、传热、散热规律,建立动力电池生热速率模型和热效应模型,完成锂离子动力电池单体及模块的热效应仿真分析与计算,得到动力电池单体及模块在恒倍率充放电时不同散热条件下的温度场分布,最后通过对电池模块的倍率充放电温度实验,验证所采用的锂离子动力电池热效应模型的准确性,为锂离子动力电池热管理系统的设计开发提供理论依据和参考指导。论文主要研究内容如下： 首先,针对锂离子动力电池的生热机理开展研究工作,通过对电池生热速率研究现状及影响因素的分析和总结,采用动力电池内阻焦耳热、极化热、副反应热、电化学反应热相耦合的生热速率模型,同时利用Digatron动力电池测试系统对锂离子动力电池进行内阻特性分析,准确获得该锂离子动力电池欧姆内阻和极化内阻的变化特性,然后应用MATLAB和ADVISOR软件分别对锂离子动力电池进行恒倍率充放电和循环工况下生热速率的分析与计算,并准确预估出锂离子动力电池在循环工况下的生热量,为电池热效应的后续研究提供基础。 其次,在准确获取了锂离子动力电池生热速率的基础上,根据锂离子动力电池传热、散热机理,建立圆柱形锂离子动力电池的热效应模型,利用FLUENT软件对其进行流体动力学仿真分析,分别得到锂离子动力电池单体及模块在恒倍率充放电时不同散热条件下的温度场变化情况,掌握锂离子动力电池生热、传热、散热规律,最终确定在不同倍率充放电条件下为保证电池模块工作在最佳温度范围内所需的空气入口风速,为电池包风扇功率的选择提供了依据和参考。 最后,搭建锂离子动力电池包实验台架,利用迪卡龙电池测试系统,对整个动力电池包进行一定倍率充放电不同散热条件下的温度实验,采集其中电池模块的温度场变化情况,同仿真的温度结果进行对比,对比结果表明实验温度同仿真温度变化趋势相吻合,验证了所采用的锂离子动力电池生热速率模型和热效应模型的准确性和可行性。
【关键词】：锂离子电池 生热速率 热效应 电池热管理系统
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-14
• 1.2 电池热效应国内外研究现状14-16
• 1.3 研究内容及意义16-19
• 1.3.1 研究内容16-18
• 1.3.2 研究的目的和意义18-19
• 第2章 锂离子电池生热速率研究19-33
• 2.1 锂离子电池的生热机理19-20
• 2.2 生热速率模型的建立20-22
• 2.3 锂离子电池内阻特性分析22-23
• 2.3.1 电池内阻的影响因素22-23
• 2.3.2 电池内阻的变化趋势23
• 2.4 恒倍率充放电时电池的生热速率23-27
• 2.5 循环工况下电池的生热量及生热速率27-31
• 2.5.1 ADVISOR简介27-28
• 2.5.2 模型搭建28-29
• 2.5.3 生热速率和生热量的仿真分析29-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第3章 锂离子电池热效应研究33-63
• 3.1 锂离子电池的传热和散热机理33
• 3.2 电池热效应模型的建立33-35
• 3.3 电池热效应模型仿真分析35-61
• 3.3.1 有限元模型的建立35-37
• 3.3.2 电池单体的仿真分析及后处理37-45
• 3.3.3 电池模块的仿真分析及后处理45-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第4章 动力电池热模型实验研究63-79
• 4.1 实验设备及对象63-64
• 4.1.1 Digatron动力电池测试系统63
• 4.1.2 BMS监测系统63-64
• 4.1.3 试验电池参数64
• 4.2 台架搭建及调试64-66
• 4.3 电池内阻特性实验66-72
• 4.3.1 实验方法及原理66-67
• 4.3.2 不同SOC下电池的内阻特性67-69
• 4.3.3 不同温度下电池的内阻特性69-72
• 4.4 模型验证72-77
• 4.4.1 自然散热条件下的模型验证72-75
• 4.4.2 强迫对流散热条件下的模型验证75-77
• 4.5 本章小结77-79
• 第5章 总结与展望79-81
• 5.1 总结79-80
• 5.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：电动汽车用锂离子动力电池热效应研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：293830