面對(duì)日益增加的能源與環(huán)境壓力,發(fā)展新能源汽車(chē)成為緩解壓力的重要方式之一,其中電動(dòng)汽車(chē)更是迎來(lái)了研發(fā)熱潮。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源,其壽命和安全性很大程度上決定了車(chē)輛的安全性能,對(duì)電池組進(jìn)行及時(shí)散熱可以有效提升其安全性,因此針對(duì)動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)成為了研發(fā)重點(diǎn)。本文針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組展開(kāi)了電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)及其相變材料復(fù)合換熱的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:1、針對(duì)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(shí)的產(chǎn)熱功率密度模型,建立電池單體產(chǎn)熱模型,仿真計(jì)算電池單體表面平均溫度,對(duì)比驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,確認(rèn)電池單體產(chǎn)熱模型的有效性。2、針對(duì)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(shí),電池組溫度未能達(dá)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(shí),電池組最高溫度為309.28K,溫差為1.07K;電池以2C⁵C倍率放電時(shí),電池組溫度達(dá)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(shì)減緩,電池... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

中國(guó)石油生產(chǎn)量、消費(fèi)量以及對(duì)外依存度在國(guó)家及地方政府配套政策的支持下，最近幾年我國(guó)新能源汽車(chē)實(shí)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(chē)的發(fā)展。對(duì)于當(dāng)前發(fā)展較為迅速的電動(dòng)汽車(chē)而言，動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制、制動(dòng)能量回收等都是研發(fā)的重點(diǎn)，其中動(dòng)力電池是重中之重。圖1.22011年—2017年我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)高效安全運(yùn)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(guò)程會(huì)導(dǎo)致容量衰減，性能降低，使用壽命減少，電池報(bào)廢后難于處理，對(duì)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(jìn)步、環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，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(diǎn)，但其價(jià)格相對(duì)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(dòng)力電池，重量輕，比能量大，其無(wú)記憶效應(yīng)的特性更能有效提升電池使用性能，延長(zhǎng)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(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的首選項(xiàng)[6]。以鋰離子電池作為動(dòng)力源的新能源汽車(chē)當(dāng)前面臨的主要問(wèn)題有車(chē)輛續(xù)駛里程限制、車(chē)輛動(dòng)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(dòng)汽車(chē)的性能。在如何保障動(dòng)力電池壽命和性能的問(wèn)題上，對(duì)動(dòng)力電池溫度的控制成為研究的重點(diǎn)。原因在于，動(dòng)力電池充放電時(shí)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(jìn)行，電池溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)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(dòng)力，電動(dòng)汽車(chē)需要大量電池成組工作，電池在充放電過(guò)程中會(huì)放出大量熱，若散熱不及時(shí)，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(wèn)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(huì)降低電池的工作性能，縮短電池使用壽命。因此，針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究人員都對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組引入熱管理系統(tǒng)來(lái)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(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)概述電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)按照冷卻方式可分為主動(dòng)冷卻系統(tǒng)和被動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(lèi)，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)又可分為風(fēng)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(fēng)冷電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)風(fēng)冷電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括自然風(fēng)冷和強(qiáng)制風(fēng)冷。自然風(fēng)冷系統(tǒng)是通過(guò)車(chē)輛行駛過(guò)程中電池組和空氣間的自然對(duì)流換熱來(lái)達(dá)到為電池組降溫的目的，由于該方

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