本文關鍵詞：基于ERT的動力電池內部視電阻率溫度特性與安全狀態(tài)監(jiān)測研究

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【摘要】：電動汽車是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展核心,動力電池組作為其能量來源,頻繁因過熱短路產(chǎn)生漏液、起火甚至爆炸等安全事件,制約著新能源汽車的快速發(fā)展。本文以“基于ERT的動力電池內部視電阻率溫度特性與安全狀態(tài)監(jiān)測研究”為題,采用電阻層析成像技術研究動力電池內部視電阻率溫度特性,實現(xiàn)動力電池內部溫度測量并確定高溫鼓包失效狀態(tài)臨界條件,為動力電池安全狀態(tài)評判提供參考依據(jù)。研究工作得到2012年度粵港關鍵領域項目(2012A090200005)、中央高�；究蒲袠I(yè)務費資助重點項目(2014ZG0016)以及佛山市科技計劃項目(2014HK100265)、廣州市事故模擬仿真與物證溯源技術重點實驗室項目(201509010008)的資助。論文分析動力電池安全測試方法、溫度檢測技術以及電阻層析成像技術的國內外研究進展,設計視電阻率檢測系統(tǒng)平臺和FPC柔性傳感器,對動力電池內部視電阻率溫度特性進行實驗分析,評判動力電池組高溫失效狀態(tài)臨界條件。論文主要內容如下:①基于四電極法優(yōu)化ERT傳感電極,確定圓形紫銅電極作為電極陣列基本單元;研制動力電池視電阻率測量系統(tǒng),并進行系統(tǒng)性能測試。測試結果表明,系統(tǒng)重復測量誤差為0.0824‰,上位機圖像反演誤差為1%,滿足實際測試需求。②基于二維有限元模型進行動力電池生熱仿真和ERT電場仿真,設計二維ERT實驗確定鋼殼錳酸鐵鋰動力電池內部視電阻率溫度特性符合Logistical曲線規(guī)律。剩余電量影響視電阻率溫度特性曲線在垂直方向上的偏移程度。提出鋼殼錳酸鐵鋰動力電池內部溫度關系式,散熱過程中計算內部溫度與實測表面溫度相差4K。③基于三維ERT設計FPC柔性傳感器并進行性能測試。傳感器結構精巧,材質柔韌、機械應力強。測試重復測量誤差低于0.023%,不受電極片高溫氧化影響�？色@取高靈敏度視電阻率模型,圖像反演誤差不超過2.06%。④設計三維ERT實驗研究鋁殼磷酸鐵鋰動力電池內部視電阻率與溫度、剩余容量關系,通過三維視電阻率分布圖像監(jiān)測動力電池組在放電過程中的溫度變化。確定鋁殼磷酸鐵鋰動力電池內部溫度計算式,剩余容量影響動力電池視電阻率低溫特性。在動力電池組放電過程中,其內部溫度計算值與表面溫度相差5.7K,并產(chǎn)生15min熱傳播延遲。⑤研究動力電池內部視電阻率高溫特性(90℃~160℃),確定動力電池組高溫鼓包失效臨界條件:失效過渡區(qū)間145℃~150℃,鼓包溫度145℃,失效溫度150℃。研制的視電阻率測試系統(tǒng)、FPC柔性傳感器結合基于視電阻率的動力電池內部溫度檢測理論可應用于動力電池組安全狀態(tài)在線監(jiān)測,為動力電池組在線安全運行提供技術保障和支持。
【關鍵詞】：視電阻率 溫度檢測 安全狀態(tài) 動力電池 電阻層析成像
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號縮寫表12-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題背景及研究意義13-15
• 1.2 國內外研究進展15-21
• 1.2.1 動力電池安全測試方法國內外發(fā)展動態(tài)15-16
• 1.2.2 動力電池溫度檢測國內外發(fā)展動態(tài)16-19
• 1.2.3 電阻層析成像技術國內外發(fā)展動態(tài)19-21
• 1.3 論文主要研究內容21-23
• 第二章 動力電池內部視電阻率檢測平臺設計23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 基于ERT的視電阻率測量模式23-26
• 2.2.1 四電極探針法23-25
• 2.2.2 探測深度與電流密度25-26
• 2.3 ERT傳感器電極優(yōu)化設計26-28
• 2.3.1 電極材料26-27
• 2.3.2 電極形狀與大小27-28
• 2.4 檢測系統(tǒng)平臺設計28-32
• 2.4.1 硬件系統(tǒng)模塊設計28-31
• 2.4.2 軟件系統(tǒng)模塊設計31-32
• 2.5 檢測系統(tǒng)性能測試32-34
• 2.5.1 重復性試驗32-33
• 2.5.2 圖像反演效果33-34
• 2.6 本章小結34-35
• 第三章 二維ERT動力電池內部視電阻率溫度特性研究35-55
• 3.1 引言35
• 3.2 基于二維ERT的動力電池熱模型35-39
• 3.2.1 動力電池生熱原理35-36
• 3.2.2 動力電池二維有限元模型36-39
• 3.3 仿真實驗與結果分析39-41
• 3.3.1 熱仿真與ERT電場仿真39-40
• 3.3.2 視電阻率與溫度關系40-41
• 3.4 動力電池二維ERT實驗設計41-44
• 3.4.1 實驗材料與設備42-43
• 3.4.2 實驗方案43-44
• 3.5 實驗結果與分析44-54
• 3.5.1 均勻溫度對視電阻率的影響44-48
• 3.5.2 動力電池內部溫度的確定48-50
• 3.5.3 剩余電量對視電阻率的影響50-53
• 3.5.4 視電阻率溫度特性效果評估53-54
• 3.6 本章小結54-55
• 第四章 三維ERT動力電池內部視電阻率溫度特性研究55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 三維面陣列ERT傳感器設計55-56
• 4.3 傳感器性能測試56-64
• 4.3.1 靜態(tài)溫度下的重復性測試57-59
• 4.3.2 動態(tài)溫度下的誤差評估59-60
• 4.3.3 高溫氧化誤差影響60-61
• 4.3.4 模型視電阻率的反演圖像評估61-64
• 4.4 動力電池三維ERT實驗設計64-66
• 4.4.1 實驗材料與設備64-65
• 4.4.2 實驗方案65-66
• 4.5 實驗結果與分析66-71
• 4.5.1 均勻溫度分布對視電阻率影響66-67
• 4.5.2 剩余容量與視電阻率溫度特性67-70
• 4.5.3 動力電池組放電實驗評估70-71
• 4.6 本章小結71-73
• 第五章 動力電池組高溫鼓包失效狀態(tài)評估73-84
• 5.1 引言73
• 5.2 動力電池組高溫實驗設計73-75
• 5.2.1 實驗材料與設備73-74
• 5.2.2 實驗方案74-75
• 5.3 高溫環(huán)境下動力電池視電阻率溫度特性研究75-78
• 5.3.1 鋼殼錳酸鐵鋰動力電池組高溫測試75-77
• 5.3.2 鋁殼磷酸鐵鋰動力電池組高溫測試77-78
• 5.4 動力電池高溫鼓包失效狀態(tài)評估78-82
• 5.4.1 動力電池高溫鼓包失效狀態(tài)79-80
• 5.4.2 視電阻率分布圖像評估80-82
• 5.5 本章小結82-84
• 結論與展望84-86
• 參考文獻86-90
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果90-91
• 致謝91-92
• 附件92

【參考文獻】

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1 吳凱;張耀;曾毓群;楊軍;;鋰離子電池安全性能研究[J];化學進展;2011年Z1期

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 汪婧;ECT/ERT雙模態(tài)陣列電極優(yōu)化設計及其正問題研究[D];天津大學;2008年

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本文編號：820426