隨著低碳社會的發(fā)展需要及綠色能源使用范圍的不斷擴大,電動汽車在國家政策的大力扶持和市場的強烈需求下,近幾年中獲得了巨大的發(fā)展。電動汽車的快速發(fā)展離不開動力電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的不斷更新與進步。溫度是影響動力使用性能的重要因素,電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的深入研究對于改善動力電池的使用性能、提高使用壽命及保證電池的安全使用方面具有重要意義。本文的主要研究內(nèi)容有:（1）通過分析LiFePO4電池的工作原理,基于LiFePO4電池單體,采用HPPC測試方式對Bemardi經(jīng)典產(chǎn)熱公式各參數(shù)進行識別,采用絕熱量熱法對LiFePO4電池單體進行發(fā)熱量測試,獲得電池單體的實際發(fā)熱量,與Bemardi經(jīng)典產(chǎn)熱公式進行對比,驗證Bemardi經(jīng)典產(chǎn)熱公式在所研究對象上的適用性,同時也為成組后的動力電池系統(tǒng)的溫度場仿真提供邊界參數(shù)。（2）針對動力電池系統(tǒng)進行整體方案設(shè)計,結(jié)合電池模組的成組形式,完成電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過建立熱管理系統(tǒng)的溫度場計算理論模型,提出冷卻液流量及冷卻液偏流率的目標(biāo)要求;采用CFD（Computational Fluid Dynamics:計算流體力學(xué)）軟件對熱管理系統(tǒng)流場進行流場... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池充放電工作原理示意圖

2動力電池產(chǎn)熱機理研究15圖2-2鋰離子電池示意圖Figure2-2Schematicdiagramoflithiumbattery充放電柜的功能是可以在指定的電壓值或者電流值給電芯充電或者放電，可以設(shè)置時間為停止條件，也可以設(shè)置電芯的電壓值為停止條件，這樣就可以實現(xiàn)自動精準(zhǔn)控制充入和放出的電量。溫度采集儀用來讀取電芯表面的溫度。恒溫箱功能是控制環(huán)境溫度恒定在某一溫度，控制范圍為-40℃~60℃，滿足了鋰離子動力電池工作需求。表2-1電芯參數(shù)表Table2-1Cellparametertable參數(shù)規(guī)格正極極耳材料AL負極極耳材料Cu電芯尺寸(長*寬*厚)/mm301*98*11.2重量/g986標(biāo)稱電壓/V3.2充電截止電壓/V3.65放電截止電壓/V2.0額定容量/Ah752.2.2動力電池HPPC測試通過分析Bemardi產(chǎn)熱公式，可以得出公式1的前半部分RIUE，所以測量鋰離子電池的內(nèi)阻是得出產(chǎn)熱功率計算公式的必要步驟。根據(jù)HPPC（HybridPulsePowerCharacterization：混合動力脈沖能力特性）的測試方法，測試得出鋰離子動力電池直流內(nèi)阻。鋰離子動力電池內(nèi)阻由歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩部分組成，直流內(nèi)阻的測試可以把兩部分內(nèi)阻同時考慮在內(nèi)。直流內(nèi)阻也稱為動態(tài)內(nèi)阻。測試步驟如下：(1)在室溫25℃環(huán)境溫度下，將電芯與充放電設(shè)備連接，置于恒溫箱中；(2)對電芯進行恒流充電，直至截止電壓，靜止1h;(3)對電芯以2C的電流放電，持續(xù)時間為10s，然后靜置40s，再以1C的電流充電，持續(xù)時間10s，然后靜置1h;(4)用0.33C小電流對電芯放電至90%SOC（StateofCharge：荷電狀態(tài)，為充電容量/充電總?cè)萘?#215;100%）,重復(fù)步驟3，直至放電至10%SOC；

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文16(5)調(diào)整恒溫箱溫度，重復(fù)步驟2~4，進行測試。得出數(shù)據(jù)，圖2-3為常溫下50%SOC下的一個測試曲線。從數(shù)據(jù)圖中可以發(fā)現(xiàn)：在加載脈沖電流的那一瞬間，電池的端電壓瞬間也產(chǎn)生階躍的變化，例如ab段所表現(xiàn)的；而在持續(xù)加載電流的過程中，電池的端電壓開始緩慢變化，例如bc段所表現(xiàn)的，產(chǎn)生這種變化分別是由歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻引起的。圖2-3HPPC測試過程電流與電壓部分曲線圖Figure2-3CurveofcurrentandvoltageduringHPPCtest根據(jù)測試得出數(shù)據(jù)，計算得出歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的數(shù)值。(2-1)(2-2)式中，Ua、Ub和Uc分別對應(yīng)于圖2中a、b、c三個位置點的對應(yīng)的端電壓值。R0為歐姆內(nèi)阻，R1為極化內(nèi)阻。2.2.3熵?zé)嵯禂?shù)的測試對于熵?zé)嵯禂?shù)的測試，通常是通過改變鋰離子電池的溫度和荷電狀態(tài)，測試不同狀態(tài)下鋰離子電池的開路電壓，從而求得該值。具體測試步驟如下：(1)將電芯連接至充放電設(shè)備上；(2)對電芯進行恒流充電，直至充電截止電壓；(3)將充滿電的鋰離子電池放置于恒溫箱中，恒溫箱內(nèi)溫度設(shè)置為45℃，靜止2h，待溫度檢測點溫差小于±0.2℃時，利用電壓表測量電池的開路電壓；

【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型蜂巢式液冷動力電池模塊傳熱特性研究[J]. 馮能蓮,馬瑞錦,陳龍科,董士康,王小鳳,張星宇.  化工學(xué)報. 2019(05)
[2]基于微小通道波形扁管的圓柱電池液冷模組散熱特性[J]. 閔小滕,唐志國,高欽,宋安琪,王守成.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2019(03)
[3]混合動力汽車用鎳氫動力電池組的液冷系統(tǒng)仿真與試驗研究[J]. 翟力學(xué),儲愛華,張彤.  電池工業(yè). 2018(04)
[4]混流集成式電池組熱管理溫均特性增效仿真[J]. 王炎,高青,王國華,張?zhí)鞎r,苑盟.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2018(05)
[5]新能源汽車電池組液冷板換熱分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 尹振華,蘇小平,王強.  輕工學(xué)報. 2017(04)
[6]電動車動力鋰離子電池水冷系統(tǒng)研究[J]. 張浩,羅志民,宋韓龍,張福增.  汽車實用技術(shù). 2017(06)
[7]對磷酸鐵鋰動力電池組優(yōu)化水冷系統(tǒng)的研究[J]. 呂明,陳晨,陳子瀟,金博煥,羅慧冉,范云天.  汽車電器. 2017(03)
[8]不同蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的超薄平板環(huán)路熱管的傳熱性能的差異化[J]. 洪思慧,唐永樂,張新強,汪雙鳳,張正國.  科學(xué)通報. 2017(07)
[9]鋰離子動力電池組的直接接觸液體冷卻方法研究[J]. 羅玉濤,羅卜爾思,郎春艷.  汽車工程. 2016(07)
[10]動力電池?zé)峁芾鋮s效果實驗[J]. 張國慶,吳忠杰,饒中浩,傅李鵬.  化工進展. 2009(07)



本文編號：3074412