【摘要】：國內(nèi)純電動汽車產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展迅猛,而電池性能是制約純電動汽車發(fā)展的最重要的技術(shù)瓶頸之一。溫度對電池工作的電化學(xué)性能有著巨大的影響,溫度過低會使電池的內(nèi)阻增大,明顯降低電池容量,電池溫度過高會引起電池組自燃甚至爆炸。因此必須對電池組設(shè)計一套有效的動力電池成組與熱管理的結(jié)構(gòu),才能保證純電動汽車的動力性能和安全性能。本文針對某公司純電動物流車的方型磷酸鐵鋰電池,利用理論公式分析、數(shù)值仿真模擬和實驗測試相結(jié)合的方法對磷酸鐵鋰電池單體和電池組的熱特性進(jìn)行了相關(guān)研究,提出一種新型溫控板結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,主要研究內(nèi)容如下:通過對國內(nèi)外與熱管理相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀與研究,分析了其國內(nèi)外的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀,總結(jié)了各種熱管理方式的優(yōu)缺點,最終確定熱管理目標(biāo)。通過研究相關(guān)文獻(xiàn),分析了磷酸鐵鋰電池的生熱機(jī)理,并研究了其結(jié)構(gòu)、熱物性參數(shù)和生熱特性。通過對單體電池的HPPC測試和對正負(fù)極耳的阻抗實驗,得到了電池各部分的內(nèi)阻值。運用CFD軟件建立了電池?zé)岱治瞿Ｐ?通過與實驗的對比,其對應(yīng)測點的最大溫差不超過0.7℃,驗證了仿真的有效性。針對目前的電池包結(jié)構(gòu),初步設(shè)計一套基于并聯(lián)的鋁制多孔扁管溫控板的熱管理系統(tǒng),并利用硅橡膠加熱片用于模擬電池發(fā)熱的方法,搭建了實驗平臺。利用Ansys軟件建立了整個平臺的仿真模型,仿真和實驗的誤差小于5%,驗證了仿真的有效性。通過對熱管理系統(tǒng)的加熱和冷卻工況的仿真,結(jié)果顯示電池組整體溫差超過了熱管理目標(biāo),需對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過設(shè)計新型并聯(lián)通道溫控板來優(yōu)化熱管理系統(tǒng)。新型溫控板在長度方向的通道分為三大段,通道數(shù)沿流動方向依次增加,在入口側(cè)設(shè)計了短通道和擋流塊以增強(qiáng)流量均勻性,最后通過仿真分析優(yōu)化了各段的通道數(shù)目,減小了溫控板的沿程溫差,最終電池組整體溫差小于5℃,滿足了熱管理的設(shè)計目標(biāo)。
【圖文】：

）電池內(nèi)阻[7]：在 30℃到 50℃之間，溫度變化對鋰離子電池內(nèi)阻的影響 10℃后，其內(nèi)阻將隨著溫度的降低而迅速增加。溫度下降會使電池導(dǎo)率（常見的如 LiPF6等）下降[8]，進(jìn)而影響到電池內(nèi)阻。）電池壽命：電池包內(nèi)各電池之間的溫度差異會使電池單體的電壓各不別動力電池出現(xiàn)過沖、過放等現(xiàn)象，這一現(xiàn)象會縮短其本身的可用）電壓平臺[9]：隨著溫度的下降，放電電壓平臺降低，充電電壓平臺境溫度低于-20℃時，電池的充放電都變得困難。內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)會因為恰當(dāng)?shù)母邷刈兊酶欤歉邷叵驴焖俚姆丛黾�，進(jìn)一步推高電池溫度，同時高溫也會使電解液、電極、隔板加速降低。電池本身溫度過高不僅會造成其性能的衰減，而且會導(dǎo)致安超過某個閾值后，，其內(nèi)部會產(chǎn)生一連串的放熱反應(yīng)，如電解液、負(fù)極，正負(fù)極熱分解的同時也會和電解液產(chǎn)生反應(yīng)。高溫下的放熱反應(yīng)會溫度升高，造成巨大危險。另一方面，如果電池的生熱速度大于其散熱度不斷升高會造成活性物質(zhì)發(fā)生分解，與電解液反應(yīng)釋放氣體，造成發(fā)生爆炸。

第一章 緒論21]在研究中比較了并行通風(fēng)和串行通風(fēng)兩種形式，其結(jié)構(gòu)流場圖如圖 1.2表明串行通風(fēng)入口處動力電池冷卻情況明顯好過出口處，電池溫度沿風(fēng)流動升高，入口溫度為 25℃時，其電池之間的最大溫差高達(dá) 18℃，而相同工況通風(fēng)的溫差僅為 9℃。然而 Rami Sabbah[22]等的論文結(jié)果表明，動力電池在條件下高倍率放電時，空氣對流換熱無法有效地將電池溫度控制在合適范
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U469.72

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2 衣斌;李新鵬;馬強(qiáng);高磊;;磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)的應(yīng)用研究[J];通信電源技術(shù);2012年04期

3 徐小明;;磷酸鐵鋰電池在純電動汽車推廣中的應(yīng)用[J];新材料產(chǎn)業(yè);2012年09期

4 宋丹;楊肅博;劉姣姣;安貝貝;劉蘭玉;;磷酸鐵鋰電池項目環(huán)境影響評價技術(shù)要點淺析[J];三峽環(huán)境與生態(tài);2013年04期

5 馬貴龍;孫延先;喬峰華;;磷酸鐵鋰電池的新發(fā)展[J];中國自行車;2008年11期

6 謝曉華;張建;李佳;劉浩涵;夏保佳;;磷酸鐵鋰電池低溫性能的研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年S1期

7 孫慶;孫克寧;代云飛;周壽斌;;充電限制電壓對磷酸鐵鋰電池的影響[J];中國自行車;2010年11期

8 石偉宏;武亞波;;磷酸鐵鋰電池在移動基站中的應(yīng)用[J];電信技術(shù);2010年12期

9 馬猛;;海霸磷酸鐵鋰電池在移動基站的應(yīng)用[J];通信世界;2010年45期

10 雷毅;;磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)節(jié)能減排中的應(yīng)用[J];電信技術(shù);2011年03期

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1 謝曉華;張建;李佳;劉浩涵;夏保佳;;磷酸鐵鋰電池低溫性能的研究[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

2 康彩云;張樂;張方建;張瑜;;磷酸鐵鋰電池在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[A];通信電源新技術(shù)論壇2011通信電源學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

3 李志華;唐志雄;;通信用磷酸鐵鋰電池的節(jié)能減排應(yīng)用[A];通信電源新技術(shù)論壇2011通信電源學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

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5 李秋華;;磷酸鐵鋰電池包的熱管理優(yōu)化分析[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

6 戶龍輝;李欣然;尹麗;胡京;胡臻;呂超賢;;磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)建模及其并網(wǎng)研究[A];第七屆中國高校電力電子與電力傳動學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

7 倪昀煒;;簡述磷酸鐵鋰電池在通信電源系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢[A];通信電源新技術(shù)論壇2011通信電源學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

8 郭志俊;;動力磷酸鐵鋰電池組充電管理電路的設(shè)計研究[A];煤礦自動化與信息化——第20屆全國煤礦自動化與信息化學(xué)術(shù)會議暨第2屆中國煤礦信息化與自動化高層論壇論文集[C];2010年

9 呂明海;晏瑋;;淺談鐵鋰電池基站節(jié)能減排應(yīng)用思路[A];2012年中國通信能源會議論文集[C];2012年

10 婁世菊;李晨;;新能源汽車用動力磷酸鐵鋰電池正極材料研究進(jìn)展[A];自主創(chuàng)新、學(xué)術(shù)交流——第十屆河南省汽車工程科學(xué)技術(shù)研討會論文集[C];2013年

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1 立冬;動力新秀——磷酸鐵鋰電池[N];中國有色金屬報;2008年

2 SSIPEX-Agilent汽車電子測試 聯(lián)合實驗室 唐立　王萍萍 中科院上海信息技術(shù)與微系統(tǒng)研究所 方娜;磷酸鐵鋰電池專利爭奪激烈 國內(nèi)企業(yè)應(yīng)加快布局[N];中國電子報;2009年

3 ;鄒城與香港洪橋公司磷酸鐵鋰電池項目簽約[N];濟(jì)寧日報;2010年

4 記者 祁安;實聯(lián)在淮投資磷酸鐵鋰電池項目[N];淮安日報;2012年

5 ;陳衛(wèi):我們自己齊心合力就能把混合動力做好。[N];機(jī)電商報;2009年

6 記者劉其丕;天津力神磷酸鐵鋰電池首次實現(xiàn)批量出口[N];中國有色金屬報;2010年

7 美國專利律師 蔡茫�！”緢篑v美國記者 毛黎 供稿;磷酸鐵鋰電池及其專利之爭[N];科技日報;2010年

8 叢林;我磷酸鐵鋰電池打破國外壁壘[N];中國化工報;2011年

9 本報記者 賈曉濤;通信用磷酸鐵鋰電池：等待電動汽車[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2011年

10 CNE記者 趙坤;磷酸鐵鋰電池將逐步進(jìn)入通信行業(yè)[N];中國電力報;2011年

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1 李哲;純電動汽車磷酸鐵鋰電池性能研究[D];清華大學(xué);2011年

2 朱政;磷酸鐵鋰電池荷電狀態(tài)估計方法的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

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1 鄧宮泰;磷酸鐵鋰電池組SOC估計算法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 歐陽家俊;動力磷酸鐵鋰電池均衡系統(tǒng)設(shè)計與研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 王翔;新能源磷酸鐵鋰電池在航標(biāo)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];集美大學(xué);2015年

4 范永清;磷酸鐵鋰電池組均衡策略及其管理系統(tǒng)故障診斷的研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

5 陳根;光儲式電動汽車充電站的設(shè)計與仿真研究[D];上海電力學(xué)院;2015年

6 蔣瑋棟;磷酸鐵鋰電池組動態(tài)均衡技術(shù)的研究[D];華北電力大學(xué);2015年

7 周武生;電動汽車磷酸鐵鋰電池建模及荷電狀態(tài)估計研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

8 寧倩慧;基于改進(jìn)Thevenin模型的磷酸鐵鋰電池SOC預(yù)測方法研究[D];中北大學(xué);2016年

9 王乃鑫;風(fēng)光儲系統(tǒng)磷酸鐵鋰電池SOC預(yù)估方法的研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2016年

10 王鎮(zhèn)國;分段配組法在磷酸鐵鋰電池上的應(yīng)用研究[D];廈門理工學(xué)院;2016年

本文編號：2521166