本文關(guān)鍵詞：電動汽車電池熱管理的參量特性實驗研究

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【摘要】：動力電池作為純電動汽車的核心,其性能和循環(huán)壽命決定著車輛的使用性和成本。動力電池對溫度的要求比較嚴苛,所以電池熱管理系統(tǒng)對電池性能的影響十分敏感,并決定了電池的可靠性、持久性、穩(wěn)定性和安全性。本文首研究了動力電池在液流換熱結(jié)構(gòu)下的溫控規(guī)律與方法,并從電池參量的角度探索熱管理系統(tǒng)(BTMS)對電池性能的影響特性,同時分析尋找電池的適宜熱環(huán)境和工作狀態(tài),為電池熱管理與電池管理(BMS)協(xié)同和性能優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。首先,應對電池熱管理實驗過程分析立一種法快速確定電池初始SOC的方法,該方法從電量和能量角度出發(fā),并結(jié)合開路電壓測量,實現(xiàn)在線SOC確定。并給出折算庫倫率的確定方法。隨后,研究工作搭建了電池組熱管理及其熱、電參數(shù)測量的實驗系統(tǒng),其中主要包括充放/電系統(tǒng)、液流循環(huán)電池熱管理系統(tǒng)和電參數(shù)量測系統(tǒng)等。利用LabVIEW平臺,設計了軟件測控系統(tǒng),結(jié)合執(zhí)行機構(gòu)硬件裝備,對實驗進行適時測控和數(shù)據(jù)處理。通過程序控制,實驗工況控制、數(shù)據(jù)測試實時性、同步性進一步提高,有利于動態(tài)和瞬態(tài)的及時測控。實驗分析中,重點關(guān)注電池熱管理換熱結(jié)構(gòu)的入口溫度和循環(huán)工作介質(zhì)液流量兩個主要控制因素,研究熱電特性、作用因素敏感性、時效性和可操控性等基本性能。實驗研究工作中,本文分別在放電工況和充電工況下對電池組的性能進行了實驗研究。實驗運用了控制變量法分別對電池工作溫度(10℃、30℃、45℃)、電池放電倍率(1C、1.5C、2C)和電池充電電流(10A、15A、20A)這幾個典型熱電參量設定了不同的工況條件參數(shù),并由此來分析電池性能在電池熱管理系統(tǒng)下的變化規(guī)律。在放電實驗中,主要分析了溫度和放電倍率對電池工作電壓、SOC和發(fā)熱功率的影響作用特性。由此得知,低溫和高放電倍率會使電池的使用性能變差,而高溫和低放電倍率卻對電池電壓的均衡性產(chǎn)生負面影響;溫度影響著電池的能量利用率,溫度變低使實際可用容量減小,放電結(jié)束后剩余能量增大。而放電倍率對電池的實際可用容量影響很小;在放電后期,電池的發(fā)熱功率迅速增加,輸出功率急劇下降,而總功率變化卻不大。因此,在實際應用中當電池放電到后期時,我們應該時刻關(guān)注電池的輸出功率的下降和溫度的上升情況,避免電池的輸出功率不足和溫度過高,并及時采取措施。在充電實驗中,主要分析了溫度和充電電流對電池電壓、充電時間和發(fā)熱功率的影響作用特性。研究表明,高溫和大充電電流使電池在整個充電過程中的總電壓值升高,同時增加了電池的不均衡性。充電電流對電池充電過程中電壓的影響比充電溫度的影響要敏感的多;高溫和大充電電流均能減少充電時間,但同時也會對電池造成損傷,在實際應用中要控制好電池的充電溫度和充電電流,既要減少充電時間,又要減輕充電損傷。這就需要在實驗中把握住效率最高的點,也需要在實際中考慮其綜合效率;溫度越高發(fā)熱功率越小,而用大電流給電池充電時,電池的發(fā)熱功率較大。
【關(guān)鍵詞】：電池成組 液流換熱 熱管理 SOC 電參量
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;U469.72
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 動力電池簡介12-15
• 1.1.1 動力電池基本要求12-14
• 1.1.2 動力電池的類別及其介紹14-15
• 1.1.3 動力電池成組技術(shù)15
• 1.2 電池管理系統(tǒng)介紹15-16
• 1.3 電池熱管理系統(tǒng)介紹16-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 電池SOC估測方法20-35
• 2.1 SOC估算基本方法20-24
• 2.1.1 SOC描述與衡量20-21
• 2.1.2 SOC主要影響因素21-22
• 2.1.3 SOC基本確定方法22-24
• 2.2 電池初始態(tài)SOC確定的簡化方法建立24-32
• 2.2.1 鋰離子電池電氣模型25-26
• 2.2.2 SOC能量關(guān)系構(gòu)建26-28
• 2.2.3 建立以內(nèi)阻測量為核心的SOC估算法28-29
• 2.2.4 實驗驗證29-32
• 2.3 在線SOC估算的簡化方法建立32-34
• 2.3.1 安時估算關(guān)系32-33
• 2.3.2 確定庫倫效率33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 電池組熱管理過程實驗與測控35-56
• 3.1 電池組熱管理結(jié)構(gòu)35-37
• 3.2 熱管理實驗37-41
• 3.2.1 充放電系統(tǒng)38-39
• 3.2.2 液流循環(huán)系統(tǒng)39-41
• 3.3 實驗測控及其方法41-50
• 3.3.1 參數(shù)測量41-46
• 3.3.2 過程控制46-50
• 3.4 電池熱管理溫控特性50-54
• 3.4.1 入口溫度影響50-53
• 3.4.2 冷卻液流量影響53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第4章 電池放電熱管理過程電參量影響作用特性56-71
• 4.1 工作電壓特性分析56-62
• 4.1.1 溫度影響56-60
• 4.1.2 放電倍率影響60-62
• 4.2 SOC特性分析62-65
• 4.2.1 溫度影響62-64
• 4.2.2 放電倍率影響64-65
• 4.3 發(fā)熱功率特性分析65-69
• 4.3.1 溫度影響65-67
• 4.3.2 放電倍率影響67-68
• 4.3.3 電池功率變化規(guī)律與關(guān)系分析68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第5章 電池充電熱管理過程電參量影響作用特性71-80
• 5.1 充電過程電壓特性分析71-75
• 5.1.1 溫度影響71-73
• 5.1.2 充電電流影響73-75
• 5.2 充電時間特性分析75-77
• 5.2.1 溫度影響75-76
• 5.2.2 充電電流影響76-77
• 5.3 發(fā)熱功率特性分析77-78
• 5.3.1 溫度影響77-78
• 5.3.2 充電電流影響78
• 5.4 本章小結(jié)78-80
• 第6章 全文總結(jié)與工作展望80-83
• 6.1 全文總結(jié)80-82
• 6.2 工作展望82-83
• 參考文獻83-88
• 作者簡介及科研成果88-89
• 致謝89

【參考文獻】

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本文編號：589661