電動汽車作為新一代汽車產業(yè)發(fā)展的熱點,近年來得到了世界各國的大力支持和重視,特別是在我國,重視發(fā)展電動汽車被視作“彎道超車”的技術革新之路。因此,作為電動汽車動力心臟的動力電池,其熱管理問題也越來越重要,熱管理性能的好壞將會直接影響到電動汽車的動力性、續(xù)航里程、壽命以及安全性能。而近年來受動力電池集成的影響,需要液冷散熱才能更好的滿足更大動力的電池包散熱要求。而要處理好動力電池包的熱特性,首先需要研究鋰電池的產熱情況,其次需要合適的冷卻模式,從而分析電池包散熱效果是否合理。本文采用LG公司的軟包鋰電池作為基礎研究對象,其主要工作如下:（1）闡述軟包鋰電池的結構和工作原理,并基于Bernadi的產熱公式確定內核產熱模型,正負極耳則采用恒定熱源;并依據(jù)傳熱學相關理論闡述不同冷卻模式下的傳熱機理。最后則闡述了CFD數(shù)學模型的相關基本理論。（2）利用實驗設備,搭建充放電試驗臺,確定實驗方案,記錄電壓、電容等在不同環(huán)境溫度和放電倍率下隨時間的變化數(shù)據(jù),并通過數(shù)據(jù)整理驗證環(huán)境溫度對電動勢溫度影響系數(shù)的可忽略不計,進而研究電動勢溫度影響系數(shù)隨SOC的變化規(guī)律;另外還包括軟包鋰電池歐姆內阻、極化內阻隨... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電動汽車燃燒爆炸事故Fig.1.1Electricvehiclecombustionexplosionaccident

1緒論7境下工作時，單體電池容量僅為額定值的1/3[17]。而由相關研究表明，在–20℃時鋰離子電池放電容量將比室溫環(huán)境下衰減31.5%左右[18]。因此，合適的充放電溫度是保證電池性能發(fā)揮的關鍵所在[19]。圖1.2溫度對單體循環(huán)壽命的影響Fig.1.2Effectoftemperatureonsinglecyclelife根據(jù)相關研究表明，如上圖1.2所示，電池在相同的放電容量下開始放電對外輸出能量，在剩余容量為96%時，25℃、30℃、35℃環(huán)境下的每個電芯的輸出能量分別為90KWh、70KWh、50KWh。在單體繼續(xù)放電過程中，當剩余容量達到90%時，每個電芯的能量輸出也在逐漸減少。且25℃、30℃、35℃環(huán)境下的每個電芯的輸出能量分別為300KWh、235KWh、165KWh。由此可知，放電能量隨單體溫度的變化影響非常大，在相同的SOC下，每個電芯的能量輸出受溫度影響為由0增大到6.75KWh/℃。且由圖1.2中的變化趨勢我們可以推導出，隨著電池容量的降低，單個電芯受溫度影響的能量輸出的因子更大。因此，電池容量將會導致充放電的頻率增大。由于受制作工藝和研究現(xiàn)狀的限制，電池的壽命是有限的，即充放電次數(shù)是有限的。因此，充放電頻率的增大，將會導致電池提前失效。③熱均衡性問題為了滿足驅動電機的電壓要求，需要將單體集成組成電池包使用。由于單體電池工作中三維熱效應會導致溫度分布不均勻，影響單體電池性能發(fā)揮。且隨著電池尺寸的增大，對于單體電池而言，其內部產熱不均勻性突出，如正極反應的產熱量大概是其它部位的三倍[20]。根據(jù)“木桶理論”單個電池的好壞將會導致電池性能的嚴重變化，引起SOC和SOH的惡化[21][22]。文獻[23][24]研究了Li-ion電池組（由10個26650型磷酸鐵鋰電池單體串聯(lián)組成）在溫度為60℃時，當電池組溫差為0℃時，0.5C充/放電循環(huán)2000次后，容量衰減38%；?

2軟包鋰電池產熱模型及其熱平衡理論研究132軟包鋰電池產熱模型及其熱平衡理論研究2.1概述由于鋰離子(Li-ion)動力電池相對于其他化學電池具有很多的優(yōu)點，因此現(xiàn)在很多動力電池企業(yè)以及主機廠通過將多個電池單體組成電池組，然后由電池組串并聯(lián)成大容量、高功率的電池包系統(tǒng)應用在新能源汽車上，從而滿足汽車續(xù)航里程長、工況復雜的行駛要求。動力電池作為電動汽車的動力源將會產生不同速率的電熱化學耦合反應，而化學反應的本質是能量的產生和消耗的過程。所以大量的電池單體以不同倍率進行充放電反應，所以將會產生大量熱量。同時受汽車整車空間的限制和電池包布局的要求，電池包內容易因大量的熱量聚集，從而導致電池溫度的溫度不均和單體溫差較大的結果，最終將會影響汽車的整車安全性和使用壽命等。而現(xiàn)在的動力電池由于大量的單體集成，需要具有更多優(yōu)點的液冷模式才能滿足動力電池的熱調節(jié)。因此，對于鋰電池的產熱行為和熱平衡理論研究就有著重要的意義。本文將對LG公司的軟包鋰電池進行實驗、產熱和傳熱機理的仿真建模研究。2.2液冷電池結構與工作原理2.2.1液冷電池包的結構系統(tǒng)如圖2.1所示為電池包液冷系統(tǒng)結構示意圖。圖2.1電池包液冷系統(tǒng)結構示意圖Fig.2.1Schematicdiagramofbatterypackliquidcoolingsystem動力電池的液冷系統(tǒng)主要包括電動水泵、溫度傳感器、加熱器、散熱器、熱交換器等組成，復雜程度不同的液冷系統(tǒng)結構組成也有所區(qū)別。但是電池包散熱

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于電—熱耦合模型的車用鋰離子電池組液冷散熱仿真分析[D]. 何志堅.南昌大學 2018
[2]電動車鋰電池熱管理系統(tǒng)研究[D]. 趙衛(wèi)兵.吉林大學 2014
[3]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 2013
[4]混合動力車用鋰電池組液體冷卻散熱機理研究[D]. 張上安.湖南大學 2013
[5]電動汽車磷酸鐵鋰動力電池系統(tǒng)集成及管理系統(tǒng)研究[D]. 王林.上海交通大學 2010



本文編號：3212665