电动汽车圆柱型锂离子电池热模型研究

发布时间：2017-04-13 02:01

  本文关键词：电动汽车圆柱型锂离子电池热模型研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着能源危机和环境污染问题的出现,电动汽车的发展逐渐受到越来越多的重视,而动力电池的性能和寿命成为了阻碍电动汽车发展的一大关键因素。电池高温会导致不可逆反应物增多,电池可用容量损失,电池使用寿命缩短。电池低温会使内阻增大,电池可用容量急剧减小,电池充放电效率降低,因此对电池温度进行预测和监控十分必要,提高电动汽车的动力性、经济性和安全性。本文以18650圆柱型锂离子电池为研究对象,工作内容主要包括:(1)综述锂离子电池热特性的国内外研究现状,指出存在的问题和未来研究趋势。(2)介绍18650圆柱型锂离子电池的结构和工作原理,研究了电池的生热机理,根据傅里叶定律建立了电池热模型。建立了电池的一阶RC等效电路模型,通过电池性能测试计算电池的OCV和一阶RC等效电路模型参数,并进行了模型验证。(3)通过红外热成像仪测量电池表面温度,利用最小二乘法对电池的比热容和对流换热系数进行了初步计算。基于一维降阶热模型,通过遗传算法寻优获得电池的热物性参数,并对参数结果进行了验证。(4)通过CFD软件FLUENT分别建立了18650圆柱型锂离子电池的一维、二维以及热电耦合三种模型,对单体电池不同倍率充放电过程的温度场分布情况进行了仿真,并将表面温度与实验结果对比,结果表明三种热模型对圆柱型锂离子电池表面温度计算的有效性。其中,热电耦合模型通过FLUENT UDF自定义函数在线反馈电池的温度和SOC,表面温度计算的准确性最高,为电池热管理系统提供了参考和指导。
【关键词】：锂离子电池 热模型 降阶热模型 热电耦合模型 参数辨识
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 国内研究进展10-15
• 1.3 国外研究进展15-17
• 1.4 研究趋势17-18
• 第2章 圆柱型锂电池热模型建立及测试18-43
• 2.1 圆柱型锂电池的结构与工作原理18-20
• 2.1.1 锂离子电池充放电过程和原理18
• 2.1.2 18650圆柱型锂电池介绍18-20
• 2.2 圆柱型锂离子电池热模型建立20-25
• 2.2.1 以微元体为对象建立电池热模型20-22
• 2.2.2 以电池整体为对象建立电池热模型22-25
• 2.3 锂电池性能测试及参数辨识25-32
• 2.3.1 一阶RC等效电路模型参数辨识25-29
• 2.3.2 等效电路模型验证29-32
• 2.4 圆柱型锂电池表面温度实验32-41
• 2.4.1 常温 0.5C电流充电温度实验34-35
• 2.4.2 常温 0.75C电流充电温度实验35-36
• 2.4.3 常温 1C电流充电温度实验36-37
• 2.4.4 常温 0.5C电流放电温度实验37-38
• 2.4.5 常温 1C电流放电温度实验38-39
• 2.4.6 常温 2C电流放电温度实验39-40
• 2.4.7 电池侧面各点与平均温度误差分析40-41
• 2.5 本章小结41-43
• 第3章 热物性参数计算及遗传算法寻优43-61
• 3.1 热物性参数计算及仿真验证43-45
• 3.2 遗传算法简介45-47
• 3.3 模型离散化47-51
• 3.4 遗传算法参数寻优51-57
• 3.5 参数寻优结果分析及仿真验证57-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第4章 基于FLUENT的圆柱型锂电池温度场仿真61-77
• 4.1 CFD计算方法理论61-62
• 4.2 FLUENT温度场仿真62-76
• 4.2.1 FLUENT一维模型温度场仿真62-66
• 4.2.2 FLUENT二维模型温度场仿真66-69
• 4.2.3 FLUENT热电耦合模型温度场仿真69-74
• 4.2.4 FLUENT仿真结果对比分析74-76
• 4.3 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 宋丽;魏学哲;戴海峰;孙泽昌;;锂离子电池单体热模型研究动态[J];汽车工程;2013年03期

  本文关键词：电动汽车圆柱型锂离子电池热模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：302519