电动汽车动力电池组低温预热系统的研究

发布时间：2017-09-16 06:04

  本文关键词：电动汽车动力电池组低温预热系统的研究

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【摘要】：随着社会的不断发展进步,人类对于自然资源的消耗以及污染问题不断加剧,作为更加清洁高效的出行工具电动汽车,其研究与发展越来越受到人们的重视。其中锂离子电池作为目前使用最多的动力电池,仍然在应用中存在着受环境温度影响使用性能的问题。在低温环境条件下,锂离子电池的内阻会成倍增加,导致电池的可放出容量急剧下降,并且无法进行低温充电,这些问题就为电动汽车在高寒地区的发展带来了巨大障碍。本文针对低温条件下锂离子电池性能衰减的问题,进行了电池组低温预热系统的研究与仿真分析。本文首先针对常用的三种锂离子电池进行了不同温度下的电池特性实验,得到了环境温度对不同材料电池的容量、开路电压以及内阻等参数的影响。通过建立电池等效电路模型,结合电池充放电过程中的电化学反应,分析了低温条件下锂离子电池性能下降的原因。其次根据热量的传递方式,进行了不同预热方式的实验对比分析。在综合考虑预热效果以及可实现性的基础上,确定了电热膜预热方式作为最终方案。根据预热方案设计了电池箱体结构,设计并制作完成了低温预热系统的软硬件。最后在所设计的电池箱以及预热系统的基础上,利用多物理场仿真软件对电池组的预热效果进行了仿真分析。根据仿真结果提出了分区域控制预热功率的预热策略,用来减少预热过程中不同位置电池间的温度差异。并且进行了不同温度条件下的预热实验,实验结果表明所设计的低温预热系统有着较好的预热效果,有效地提升了动力电池在低温条件下的使用性能。
【关键词】：电动汽车 动力电池 预热系统 仿真分析
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究意义及背景10-11
• 1.2 课题的国内外研究现状11-14
• 1.2.1 电池热特性研究现状11-12
• 1.2.2 电池热模型研究现状12-13
• 1.2.3 电池预热研究现状13-14
• 1.3 本课题主要研究内容14-16
• 第2章 锂离子电池低温特性实验研究16-29
• 2.1 锂离子电池工作原理16-17
• 2.2 锂离子电池的温度特性实验17-25
• 2.2.1 实验电池及测试设备17-19
• 2.2.2 容量测试19-21
• 2.2.3 混合脉冲功率测试21
• 2.2.4 开路电压特性21-22
• 2.2.5 欧姆内阻特性22-24
• 2.2.6 极化内阻特性24-25
• 2.3 温度影响电池特性的原因25-28
• 2.3.1 电池等效电路模型26-27
• 2.3.2 电化学过程分析27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 锂离子电池低温预热方案研究29-35
• 3.1 预热系统热力学分析29
• 3.2 预热方案对比分析29-34
• 3.2.1 内部预热方式29-30
• 3.2.2 热传导预热方式30-32
• 3.2.3 热对流预热方式32-33
• 3.2.4 不同预热方式的总结33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 低温锂离子电池组的热管理系统35-48
• 4.1 电池箱体与动力电池组设计35-37
• 4.1.1 电池箱体设计35-36
• 4.1.2 动力电池组设计36-37
• 4.2 低温预热系统的整体设计方案37-38
• 4.3 低温预热系统的硬件设计38-43
• 4.3.1 微控制器最小系统电路38-40
• 4.3.2 CAN总线通信电路40
• 4.3.3 温度采集电路设计40-41
• 4.3.4 加热功率控制电路41-42
• 4.3.5 MOSFET驱动电路42
• 4.3.6 散热风扇驱动电路42-43
• 4.4 低温预热系统的软件设计43-47
• 4.4.1 下位机主程序设计43-44
• 4.4.2 温度采集子程序44-45
• 4.4.3 CAN通讯子程序45-46
• 4.4.4 LabVIEW上位机程序设计46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 锂离子电池低温预热系统的仿真实验分析48-69
• 5.1 锂离子电池热模型48-52
• 5.1.1 锂离子电池的热模型建立48
• 5.1.2 锂离子电池的热模型参数辨识48-52
• 5.2 热模型仿真验证52-55
• 5.2.1 单体电池的预热实验52-53
• 5.2.2 单体电池的预热仿真53-54
• 5.2.3 仿真与实验结果对比分析54-55
• 5.3 电池组预热仿真模型的建立与仿真55-61
• 5.3.1 电池组预热仿真模型的构建55-56
• 5.3.2 电池组预热仿真结果与分析56-61
• 5.4 电池组预热实验61-68
• 5.4.1 实验平台搭建61-62
• 5.4.2 动力电池组预热实验62-65
• 5.4.3 动力电池组预热放电实验65-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74-75
• 致谢75

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4 严旭;谯鑫;黄清秀;;混合动力电池组冷却分析与优化[J];CAD/CAM与制造业信息化;2010年08期

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7 张建智;耿壮;刘雨梦;周维;杨成兵;;动力电池组信息管理系统的开发[J];科技致富向导;2011年11期

8 贾高峰,韩赞东,王克争;电动汽车用动力电池组性能测试系统[J];电源技术;2004年11期

9 闫佳;;绘制高安全锂铁电池鎏恒色——北大先行与北京大学携手研发新型动力电池组[J];中国高校科技与产业化;2009年Z1期

10 商勇;康奇岳;王丽娟;;动力电池组空间布局散热优化[J];机械研究与应用;2011年06期

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1 陈守平;张军;方英民;梁毅;;动力电池组特性分析与均衡管理[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年

2 李礼夫;张飞;;基于电功率的HEV电动力能量动态监控方法的研究[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年

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1 记者 刘相华;拓邦股份 首批锂动力电池组获试用[N];上海证券报;2011年

2 本报记者 张晓鸣;电动车上市至少过“三关”[N];文汇报;2012年

3 韩伟;浅谈车用锂动力电池组的使用[N];中国电子报;2003年

4 桂松;电动汽车发展瓶颈如何破局[N];中华工商时报;2012年

5 记者 祝蕾;高新区新能源产业又添新军[N];济南日报;2010年

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1 刘真通;基于模型的纯电动车辆动力系统故障诊断研究[D];北京理工大学;2016年

2 高明煜;动力电池组SOC在线估计模型与方法研究[D];武汉理工大学;2013年

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1 邓鹏程;动力电池组电流监测和均衡控制的研究[D];天津理工大学;2015年

2 曾求勇;电动客车蓄电池组SOC监测评估及应用研究[D];桂林电子科技大学;2015年

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4 王小平;动力电池组热管冷却系统传热特性分析[D];吉林大学;2016年

5 姬祥;锂动力电池组主动均衡控制系统设计[D];西安建筑科技大学;2016年

6 胡宸;电动汽车动力电池组低温预热系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2016年

7 王旭光;动力电池组均衡研究与设计[D];杭州电子科技大学;2011年

8 程戎翰;动力电池组质量测试系统[D];长春理工大学;2012年

9 李策园;纯电动汽车锂动力电池组温度场特性研究及热管理系统实现[D];吉林大学;2014年

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本文编号：861284