隨著我國(guó)新能源汽車的快速發(fā)展,電動(dòng)汽車充電速度慢的問(wèn)題正逐漸引起社會(huì)的關(guān)注�？焖俪潆娂夹g(shù)可以解決這一問(wèn)題,但電池在快速充電過(guò)程中的產(chǎn)熱會(huì)嚴(yán)重影響電池的壽命,甚至造成安全隱患。所以有必要建立精確的鋰離子電池生熱模型,分析電池在快速充電條件下的熱性能,以及不同快速充電方式對(duì)電池?zé)嵝阅艿挠绊�。本文以一款商業(yè)化的三元軟包鋰離子電池為研究對(duì)象,首先進(jìn)行了電池的恒流充電實(shí)驗(yàn),測(cè)試得到了電池在充電過(guò)程中的熱性能。然后通過(guò)測(cè)量三元鋰離子電池內(nèi)部各組分的實(shí)際尺寸,借助COMSOL Multiphysics軟件建立了介觀尺度下的三維電化學(xué)模型和宏觀尺度下的三維熱模型,并構(gòu)建了二者之間的耦合關(guān)系。通過(guò)仿真計(jì)算得到了恒流充電過(guò)程中電池的電化學(xué)性能和熱性能,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了模型的有效性。最后,基于所建立的三元鋰離子電池的電化學(xué)-熱耦合多尺度有限元模型分析了恒流充電、恒壓充電、恒流-恒壓充電、階段恒流充電和脈沖充電等不同快速充電方式對(duì)電池?zé)嵝阅艿挠绊?為三元鋰離子電池快速充電方式的選擇和面向快速充電應(yīng)用的熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?２０１１－２０１９年我國(guó)電動(dòng)汽車滲透率情況（單位：％）?［４］??不僅國(guó)家在政策上對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)大力扶持，全國(guó)各大企業(yè)與高校也將科研??重心放到新能源項(xiàng)目上來(lái)，陸續(xù)上市了多款新能源汽車，成立了許多相關(guān)研發(fā)??

?第１章緒論???如今國(guó)際上已對(duì)超快速充電技術(shù)做出了明確規(guī)定，指花費(fèi)時(shí)間少于ｌＯｍｉｎ，充??入電量多于８０％荷電狀態(tài)（ＳＯＣ），或提供３２０ｋｍ的行駛里程的充電技術(shù)，其??充電功率可達(dá)３５０ｋＷ以上［５，６】。??隨著電池結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化和材料的不斷創(chuàng)新，近年來(lái)，電池能量密度得到??持續(xù)提升ｒｎ。寧德時(shí)代在２０１８年己推出１６０Ｗｈ／ｋｇ的ＬＩＢ系統(tǒng)，預(yù)計(jì)２０２０年??將超過(guò)１８０Ｗｈ／ｋｇ；比亞迪在２０１９年主要生產(chǎn)三元方形ＬＩＢ，其可達(dá)２３５Ｗｈ／ｋｇ??以上。但高能量密度的電池會(huì)造成充電時(shí)間的增加，為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)際??上相繼推出了擁有超快速充電功能的產(chǎn)品。如圖１－３所示，瑞士?ＡＢＢ集團(tuán)在??２０１８年４月發(fā)布了高達(dá)３５０千瓦的電動(dòng)汽車充電技術(shù)Ｔｅｒｒａ?ＨＰ，宣稱只需充電??８ｍｉｎ就可以獲得２００ｋｍ的續(xù)航里程；在２０１８年Ｉｏｎｉｔｙ公司和Ｅｌｅｃｔｒｉｆｙ?Ａｍｅｒｉｃａ??公司分別建立了歐洲和加州的首個(gè)超快速充電站，其充電功率都可達(dá)３５０ｋＷ；??保時(shí)捷對(duì)外公布了支持８００Ｖ和３５０ｋＷ直流充電功率的Ｍｉｓｓｉｏｎ?Ｅ概念車，并??打算于２０２０年投入生產(chǎn)。??（ａ）．?ＡＢＢ?Ｔｅｒｒａ?ＨＰ超快速充電技術(shù)?（ｂ）．?Ｉｏｎｉｔｙ公司超快速充電站??ｍ??（ｃ）．?Ｅｌｅｃｔｒｉｆｙ?Ａｍｅｒｉｃａ超快速充電站?（ｄ）．保時(shí)捷Ｍｉｓｓｉｏｎ?Ｅ概念車??圖１－３國(guó)際超級(jí)充電技術(shù)??３??

?第１章緒論???ｌ／Ｃｉ?＿?＋ＬＶＶ??ＩＩＬ?＼?４?２??ｚ?：??ｌ．ｏ￣￣ｒ７＾￣Ｌ??ｉ?電電流?２－５??〇－ｉＨ?Ｉ?—Ｉ，??預(yù)充區(qū)恒流區(qū)?恒壓區(qū)?ｔｌｓ??圖１４ＣＣ－ＣＶ充電方式??為了減少充電時(shí)間，同時(shí)也充入足夠的電量，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者從速度、效??率和安全性等角度展開(kāi)了深入的研宄，推出了許多快速充電方式Ｐ］，如階段??ＣＣ、脈沖、負(fù)脈沖和間歇充電等方式。??階段ＣＣ充電：階段性的減�。茫贸潆婋娏鞯姆绞�，由多個(gè)ＣＣ充電方式相??結(jié)合而形成（圖１－５）。一般在首個(gè)ＣＣ階段采用大倍率，以至于在較短的時(shí)間??內(nèi)為電池充入大部分電量，當(dāng)達(dá)到截止電壓時(shí)，轉(zhuǎn)為下一小倍率的ＣＣ階段，??反復(fù)如此，直到減小到預(yù)設(shè)截止電流時(shí)停止充電�？梢园l(fā)現(xiàn)，在階段ＣＣ充電??過(guò)程中電池一直處于ＣＣ充電狀態(tài)，整體充電速率較快，同時(shí)階梯分布的ＣＣ??充電階段也有效的緩解了電池內(nèi)部極化。為了緩解電池內(nèi)部極化，在充電過(guò)程??中加入短暫靜置而形成了脈沖充電法１｜４＊１６］。??脈沖充電：在初期以大倍率的ＣＣ方式充電，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的截止電壓時(shí)靜??置時(shí)間后以脈沖方式充電（圖１－６）。在脈沖循環(huán)過(guò)程中，ＣＣ充電階段所費(fèi)??時(shí)間會(huì)越來(lái)越少，當(dāng)少于設(shè)定的截止時(shí)間以下時(shí)停止充電。脈沖充電方式控制??較為復(fù)雜，由于存在靜置階段，充電時(shí)間也較長(zhǎng)，但可以有效的緩解電池極化，??電池壽命會(huì)更長(zhǎng)【１７］。為了更快速的消除電池內(nèi)部極化，除了上述的靜止去極化，??研究者在靜置階段又加上了短暫的放電階段，這樣強(qiáng)制的消除電池極化的方式??稱為負(fù)脈沖充電方式。??負(fù)脈沖充電：在脈沖充電方式的靜置階段增加一個(gè)短時(shí)間的放電階段［１８］??


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