本文選題：動力電池　切入點：熱管理　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：動力電池是新能源汽車的關(guān)鍵部件,其工作狀態(tài)影響著整車的動力性能。然而,電池電化學反應工作性能受溫度影響十分明顯,溫度過高或一致性變差會使電池性能急劇衰減,循環(huán)壽命降低,甚至出現(xiàn)安全隱患;而外界環(huán)境溫度溫度過低,又會造成電池電化學反應活性下降,無法保障電池良好的工作性能。因此,開展高效的電池熱管理研究工作是提升動力電池工作性能和安全性的關(guān)鍵。首先,從電池熱管理領域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀可以看出,液體式電池熱管理系統(tǒng)擁有換熱系數(shù)高、比熱容大、換熱速度快等優(yōu)點,能夠顯著提升電池組冷卻能力,保障其工作溫度。但是,以往的液體冷卻結(jié)構(gòu)存在換熱結(jié)構(gòu)復雜、電池包內(nèi)液體量大、包內(nèi)部液流易泄露等問題,因此本文從傳熱結(jié)構(gòu)輕量化、電池組安全性和溫度一致性提升等角度,針對目前電動汽車廣泛使用的片狀電池和圓柱狀電池,設計了5種非內(nèi)流式液體換熱結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)特點是換熱流體在電池組外部流動,內(nèi)部使用導熱片在電池和流體之間傳遞熱量。該換熱結(jié)構(gòu)采用了銅導熱片材料,并用0.5mm石墨片做替代導熱片和添加0.025mm石墨膜套裝的方法,實現(xiàn)對導熱片的傳熱優(yōu)化。其次,為電池模組匹配了充放電系統(tǒng),設計電池熱管理實驗系統(tǒng),搭建了相應的實驗臺架,提出了電池熱管理實驗方法和評價指標。同時,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)采集與控制需求,建立了NI采集控制系統(tǒng),匹配了相應的數(shù)據(jù)采集和控制輸出硬件,并使用Lab VIEW軟件設計了數(shù)據(jù)采集與控制虛擬儀器,編寫了相應的測控程序。該測控系統(tǒng)實現(xiàn)了對熱管理實驗中電池溫度、液流量、電池電壓等參數(shù)的實時采集、顯示、處理和存儲以及控制實驗系統(tǒng)運行等功能。最后,開展了片狀電池模組熱管理實驗性能研究,測量了電池組在高、中、低放電倍率下的發(fā)熱功率和基本冷卻特性,分析了液流入口溫度和流量的影響作用,提出了溫度梯級冷卻的方法來改善電池冷卻過程溫度波動過大和冷沖擊現(xiàn)象,同時,對導熱片及其組合形式進行了優(yōu)選分析。實驗結(jié)果表明,電池組的發(fā)熱功率和冷卻平衡溫度隨放電倍率增大而增加,平衡時間逐漸減小,其中,在中、低倍率進行放電時電池組具有較好的非平衡態(tài)和平衡態(tài)溫度一致性,而高倍率放電時電池溫度一致性有待提高。此外,隨液流入口溫度增大,冷卻平衡時間逐漸減少,電池的平衡溫度和一致性逐漸升高。將電池組導熱翅片由9片減少到5片進行輕量化改進,在總質(zhì)量上和所占空間上減少了近45%,將電池組進行中低倍率放電發(fā)現(xiàn),該結(jié)構(gòu)具有較好的冷卻效果。使用0.5mm厚度天然石墨片作為替代導熱片開展相同工況電池冷卻對比實驗,實驗結(jié)果表明,改變換熱結(jié)構(gòu)后平衡態(tài)和非平衡態(tài)時電池間溫度一致性和電池單體溫度一致性得到了改善。同時,為進一步降低換熱結(jié)構(gòu)熱阻,使用0.025mm人工合成石墨膜貼附在電池表面組成高導熱套裝結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,該優(yōu)化結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的電池熱管理效果,尤其在高放電倍率下,能夠明顯提升電池組溫度一致性。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM912

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本文編號：1611624