發(fā)布時間：2021-11-02 22:45

　　面對日益增加的能源與環(huán)境壓力,發(fā)展新能源汽車成為緩解壓力的重要方式之一,其中電動汽車更是迎來了研發(fā)熱潮。動力電池作為電動汽車的動力源,其壽命和安全性很大程度上決定了車輛的安全性能,對電池組進行及時散熱可以有效提升其安全性,因此針對動力電池的熱管理系統(tǒng)成為了研發(fā)重點。本文針對電動汽車動力電池組展開了電池熱管理系統(tǒng)及其相變材料復(fù)合換熱的研究,主要研究內(nèi)容如下:1、針對18650鋰離子電池,以Bernardi產(chǎn)熱速率模型為依據(jù),建立電池單體以1C⁵C倍率放電時的產(chǎn)熱功率密度模型,建立電池單體產(chǎn)熱模型,仿真計算電池單體表面平均溫度,對比驗證計算結(jié)果與試驗結(jié)果,確認電池單體產(chǎn)熱模型的有效性。2、針對5×5的電池模組,采用相變材料單一冷卻系統(tǒng),仿真分析其在電池單一放電工況下的冷卻性能。結(jié)果表明,電池以1C倍率放電時,電池組溫度未能達到石蠟相變溫度,電池組最高溫度和溫差以較小的幅度緩慢升高,放電結(jié)束時,電池組最高溫度為309.28K,溫差為1.07K;電池以2C⁵C倍率放電時,電池組溫度達到石蠟相變溫度,在石蠟的吸熱作用下,電池組最高溫度上升趨勢減緩,電池... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國石油生產(chǎn)量、消費量以及對外依存度在國家及地方政府配套政策的支持下，最近幾年我國新能源汽車實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文2因素也在制約著新能源汽車的發(fā)展。對于當前發(fā)展較為迅速的電動汽車而言，動力電池及電池管理系統(tǒng)、電機控制、制動能量回收等都是研發(fā)的重點，其中動力電池是重中之重。圖1.22011年—2017年我國新能源汽車產(chǎn)銷量動力電池是電動汽車高效安全運行的關(guān)鍵，需具備高功率、高能量密度、大容量和高安全性等要求。鉛酸電池作為早期使用的電池，技術(shù)成熟，成本低，但其充放電過程會導(dǎo)致容量衰減，性能降低，使用壽命減少，電池報廢后難于處理，對環(huán)境造成巨大危害，因此隨著世界范圍內(nèi)電池技術(shù)的進步、環(huán)保意識的增強，鉛酸電池已逐漸被淘汰。與鉛酸電池相比，鎳氫電池具有能量密度高、環(huán)境友好等優(yōu)點，但其價格相對較高，且性能相比目前廣泛使用的鋰離子電池依然有所差距。鋰離子電池作為新一代動力電池，重量輕，比能量大，其無記憶效應(yīng)的特性更能有效提升電池使用性能，延長循環(huán)使用壽命，且其安全性、環(huán)保性相比前述兩種電池更高，因此逐漸成為電動汽車動力電池的首選項[6]。以鋰離子電池作為動力源的新能源汽車當前面臨的主要問題有車輛續(xù)駛里程限制、車輛動力性能、電池壽命以及電池安全性等，其中電池的壽命及安全性很大程度上決定了電動汽車的性能。在如何保障動力電池壽命和性能的問題上，對動力電池溫度的控制成為研究的重點。原因在于，動力電池充放電時的電化學(xué)反應(yīng)僅在一段溫度區(qū)間內(nèi)可以安全高效地進行，電池溫度過高或過低都會導(dǎo)致電池的壽命和性能受到影響。圖1.3所示為電池壽命隨溫度的變化關(guān)系[7]。圖1.4

第1章緒論3所示為電池放電效率隨溫度的變化關(guān)系[8]。圖1.3電池壽命隨溫度的變化圖1.4電池放電效率隨溫度的變化為了提供充足動力，電動汽車需要大量電池成組工作，電池在充放電過程中會放出大量熱，若散熱不及時，極容易導(dǎo)致熱量聚集，惡化電池工作環(huán)境，甚至引發(fā)熱失控，產(chǎn)生安全問題。此外，電池單體間因放熱不均勻以及放電環(huán)境差異所導(dǎo)致的組間溫差也會降低電池的工作性能，縮短電池使用壽命。因此，針對上述問題，國內(nèi)外研究人員都對電動汽車動力電池組引入熱管理系統(tǒng)來控制電池組溫度和溫差，以提高電池組的工作性能及使用壽命。1.2動力電池熱管理系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1電池熱管理系統(tǒng)概述電池熱管理系統(tǒng)按照冷卻方式可分為主動冷卻系統(tǒng)和被動冷卻系統(tǒng)，區(qū)別在于是否消耗額外的能量用于控制電池溫度。被動冷卻系統(tǒng)僅靠自身結(jié)構(gòu)散熱，更節(jié)能但散熱效果有限，主動冷卻系統(tǒng)則有較好的散熱/加熱效果，但是需要消耗額外的功。按照冷卻介質(zhì)分類，電池熱管理系統(tǒng)又可分為風冷系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)、相變冷卻系統(tǒng)和熱管冷卻系統(tǒng)等，其中熱管冷卻系統(tǒng)是相變冷卻系統(tǒng)的分支。1.2.2風冷電池熱管理系統(tǒng)風冷電池熱管理系統(tǒng)包括自然風冷和強制風冷。自然風冷系統(tǒng)是通過車輛行駛過程中電池組和空氣間的自然對流換熱來達到為電池組降溫的目的，由于該方

【參考文獻】：
期刊論文
[1]2017年中國能源流和碳流分析[J]. 于鵬偉,張豪,魏世杰,齊子睿.  煤炭經(jīng)濟研究. 2019(10)
[2]2018年新能源汽車熱管理行業(yè)分析 未來價值空間巨大[J].   電器工業(yè). 2019(03)
[3]2016年中國能源流和碳流分析[J]. 張豪,樊靜麗,汪航,張賢.  中國煤炭. 2018(12)
[4]新能源汽車動力電池應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 孫志國.  時代汽車. 2018(09)
[5]鋰離子電池熱性能的研究[J]. 王丹丹,陳威,李威.  能源研究與利用. 2017(04)
[6]基于泡沫銅/石蠟的鋰電池熱管理系統(tǒng)性能[J]. 施尚,余建祖,陳夢東,高紅霞,謝永奇.  化工學(xué)報. 2017(07)
[7]國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 劉卓然,陳健,林凱,趙英杰,許海平.  電力建設(shè). 2015(07)
[8]新能源汽車對城市節(jié)能減排影響的新探索[J]. 周安,劉景林.  學(xué)術(shù)交流. 2012(07)
[9]動力電池熱管冷卻效果實驗[J]. 張國慶,吳忠杰,饒中浩,傅李鵬.  化工進展. 2009(07)
[10]鋰離子電池原理、研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]. 陳洪超,李相東.  軍事通信技術(shù). 2001(01)

碩士論文
[1]鋰電池組復(fù)合相變材料熱管理技術(shù)研究[D]. 李一.北京交通大學(xué) 2018
[2]基于液冷的純電動汽車鋰電池熱管理研究[D]. 薛超坦.吉林大學(xué) 2017
[3]液冷式電池熱管理系統(tǒng)換熱特性與控制方法研究[D]. 劉瑋.吉林大學(xué) 2017
[4]風冷式動力電池熱管理系統(tǒng)技術(shù)數(shù)值研究[D]. 張新強.華南理工大學(xué) 2016
[5]電動汽車動力電池直接接觸式液冷系統(tǒng)的研究[D]. 羅卜爾思.華南理工大學(xué) 2016
[6]電動汽車圓柱型鋰離子電池熱模型研究[D]. 史男.北京理工大學(xué) 2015
[7]純電動汽車鋰動力電池組溫度場特性研究及熱管理系統(tǒng)實現(xiàn)[D]. 李策園.吉林大學(xué) 2014
[8]純電動汽車電池箱熱特性研究及熱管理系統(tǒng)開發(fā)[D]. 沈帥.吉林大學(xué) 2013
[9]純電動汽車鋰離子動力電池組熱特性分析及仿真研究[D]. 辛乃龍.吉林大學(xué) 2012



本文編號：3472516