純電動汽車以其零污染、低能耗等優(yōu)點受到廣泛的重視,鋰離子動力電池作為目前電動汽車的主要動力源,成為制約電動汽車性能的關(guān)鍵因素。隨著鋰離子電池的功率密度不斷增大,充電及運行中的產(chǎn)熱量很容易形成溫度過高和溫度分布不均勻等熱安全問題,輕則影響鋰離子電池的充放電效率、使用壽命以及電動汽車的續(xù)駛里程,重則引起燃燒爆炸事故。因此研究鋰離子電池在不同條件下的溫度分布,設(shè)計一套合理的散熱系統(tǒng)對解決電池熱安全問題具有重要意義�；陔姵貑误w的溫升特性,建立鋰離子電池的生熱速率模型,并結(jié)合整車典型運行工況,設(shè)計出合理的散熱系統(tǒng),保證電池組在高倍率持續(xù)放電的工況下,電池組的最高溫度在40℃以內(nèi),電池組內(nèi)單體之間的溫差控制在8℃以內(nèi)。本文主要從以下幾點進行了深入研究:首先,利用HPPC混合功率脈沖測試對鋰離子電池在不同環(huán)境溫度下的內(nèi)阻進行了測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋰離子電池在前80%的放電容量內(nèi),內(nèi)阻變化較小,而在后20%的放電容量內(nèi),內(nèi)阻急劇上升,且環(huán)境溫度越低,電池內(nèi)阻越大。利用數(shù)值模擬的方法,得出電池單體的溫度分布,并進行實驗驗證。結(jié)果表明,鋰離子電池以2C倍率放電時,最高溫度達到了52.58℃,超出了鋰離子電池的合理工作溫度范圍。其次,利用MATLAB/ADVISOR仿真平臺建立了純電動汽車的動態(tài)仿真模型,結(jié)果表明純電動汽車在三種典型動態(tài)工況下的極限電流均小于40A,為后文確定熱管理系統(tǒng)中的電池組的放電倍率提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然后,搭建了電池組與微通道冷板組合的液冷散熱模型,通過數(shù)值模擬計算得出:在25℃常溫環(huán)境下,該散熱系統(tǒng)能將電池組的最高溫度降低到40℃以下。并對模型進行了優(yōu)化。最后綜合考慮系統(tǒng)能耗、電池組最高溫度和最大溫差考慮,選用7流道、流道截面長寬比為3:1的冷板,冷卻液流速為0.08m/s、初始溫度為25℃、采用異向進出口的方式,電池組以2C倍率恒流放電至截止電壓,最終整個電池組的最高溫度降低至36.68℃,在85%的放電容量內(nèi),電池組的最大溫差低于5℃,在整個放電過程中,最大溫差為7.88℃。最后,為解決極端低溫下鋰離子電池的啟動問題,考慮在適當外置電源和電池自加熱兩種情況下,對電池組的平均溫度和最大溫差隨時間的變化規(guī)律進行了研究。結(jié)果表明,當加熱液的初始溫度為20℃、進口流速為0.01m/s時,使用外置電源和電池自加熱的溫升速率分別為0.458℃/min、0.912℃/min。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912
【部分圖文】：

車用鋰離子電池組液體冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計循環(huán)使用次數(shù)可達 2000 次以上，可在電化學(xué)儲能領(lǐng)域得到了迅速發(fā)。如圖 1.1 所示，鋰離子電池一般是器、外殼等組成。如圖 1.2 所示，，穿過正負極之間的隔膜層，嵌入；在放電的工作狀態(tài)下，Li+從負極充放電過程中，鋰離子電池的化學(xué)+4 (1 x) LiFePO xLi xe Li Fe 充電放電

穿過正負極之間的隔膜層，嵌入到；在放電的工作狀態(tài)下，Li+從負極脫充放電過程中，鋰離子電池的化學(xué)反+4 (1 x) LiFePO xLi xe Li FePO 充電放電圖 1.1 鋰離子電池組成示意圖ig. 1.1 Composition diagram of lithium-ion batt

造成圓柱形鋰離子電池單體的容量較小，因此在純電動汽車上應(yīng)用時，需要大量的單體組裝成電池模塊和電池包，因此熱管理系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，而且電池的空間利用率也相對較低。（3）軟包鋰離子電池軟包鋰離子電池內(nèi)部電芯所用的材料其實和傳統(tǒng)的方形鋰離子電池之間幾乎沒有差別，最大的不同點就是兩者采用外包裝材料不同，軟包電池使用的是鋁塑薄膜，而方形鋰離子電池使用的通常是鋁。軟包的包裝材料通常分為三層：外阻層（通常由尼龍和PET 構(gòu)成的外保護層）、阻透層（鋁箔）、內(nèi)層（多功能阻隔層）。軟包鋰離子電池在結(jié)構(gòu)上相比于方形鋰離子電池有一定的優(yōu)勢，比如說，安全性好，當軟包電池發(fā)生故障時，它會鼓氣裂開，不會像方形電池發(fā)生爆炸，而且軟包電池質(zhì)量更輕、內(nèi)阻小，電池包的比能量相比于方形鋰離子電池而言提高了 25%，自放電率也比較低，能夠有效地提高鋰離子電池的性能。
【參考文獻】

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本文編號：2868213