【摘要】：國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展迅猛,而電池性能是制約純電動(dòng)汽車發(fā)展的最重要的技術(shù)瓶頸之一。溫度對(duì)電池工作的電化學(xué)性能有著巨大的影響,溫度過低會(huì)使電池的內(nèi)阻增大,明顯降低電池容量,電池溫度過高會(huì)引起電池組自燃甚至爆炸。因此必須對(duì)電池組設(shè)計(jì)一套有效的動(dòng)力電池成組與熱管理的結(jié)構(gòu),才能保證純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和安全性能。本文針對(duì)某公司純電動(dòng)物流車的方型磷酸鐵鋰電池,利用理論公式分析、數(shù)值仿真模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法對(duì)磷酸鐵鋰電池單體和電池組的熱特性進(jìn)行了相關(guān)研究,提出一種新型溫控板結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),主要研究?jī)?nèi)容如下:通過對(duì)國(guó)內(nèi)外與熱管理相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀與研究,分析了其國(guó)內(nèi)外的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀,總結(jié)了各種熱管理方式的優(yōu)缺點(diǎn),最終確定熱管理目標(biāo)。通過研究相關(guān)文獻(xiàn),分析了磷酸鐵鋰電池的生熱機(jī)理,并研究了其結(jié)構(gòu)、熱物性參數(shù)和生熱特性。通過對(duì)單體電池的HPPC測(cè)試和對(duì)正負(fù)極耳的阻抗實(shí)驗(yàn),得到了電池各部分的內(nèi)阻值。運(yùn)用CFD軟件建立了電池?zé)岱治瞿Ｐ?通過與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比,其對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的最大溫差不超過0.7℃,驗(yàn)證了仿真的有效性。針對(duì)目前的電池包結(jié)構(gòu),初步設(shè)計(jì)一套基于并聯(lián)的鋁制多孔扁管溫控板的熱管理系統(tǒng),并利用硅橡膠加熱片用于模擬電池發(fā)熱的方法,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用Ansys軟件建立了整個(gè)平臺(tái)的仿真模型,仿真和實(shí)驗(yàn)的誤差小于5%,驗(yàn)證了仿真的有效性。通過對(duì)熱管理系統(tǒng)的加熱和冷卻工況的仿真,結(jié)果顯示電池組整體溫差超過了熱管理目標(biāo),需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過設(shè)計(jì)新型并聯(lián)通道溫控板來優(yōu)化熱管理系統(tǒng)。新型溫控板在長(zhǎng)度方向的通道分為三大段,通道數(shù)沿流動(dòng)方向依次增加,在入口側(cè)設(shè)計(jì)了短通道和擋流塊以增強(qiáng)流量均勻性,最后通過仿真分析優(yōu)化了各段的通道數(shù)目,減小了溫控板的沿程溫差,最終電池組整體溫差小于5℃,滿足了熱管理的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【圖文】：

）電池內(nèi)阻[7]：在 30℃到 50℃之間，溫度變化對(duì)鋰離子電池內(nèi)阻的影響 10℃后，其內(nèi)阻將隨著溫度的降低而迅速增加。溫度下降會(huì)使電池導(dǎo)率（常見的如 LiPF6等）下降[8]，進(jìn)而影響到電池內(nèi)阻。）電池壽命：電池包內(nèi)各電池之間的溫度差異會(huì)使電池單體的電壓各不別動(dòng)力電池出現(xiàn)過沖、過放等現(xiàn)象，這一現(xiàn)象會(huì)縮短其本身的可用）電壓平臺(tái)[9]：隨著溫度的下降，放電電壓平臺(tái)降低，充電電壓平臺(tái)境溫度低于-20℃時(shí)，電池的充放電都變得困難。內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)會(huì)因?yàn)榍‘?dāng)?shù)母邷刈兊酶�，但是高溫下快速的反增加，進(jìn)一步推高電池溫度，同時(shí)高溫也會(huì)使電解液、電極、隔板加速降低。電池本身溫度過高不僅會(huì)造成其性能的衰減，而且會(huì)導(dǎo)致安超過某個(gè)閾值后，，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一連串的放熱反應(yīng)，如電解液、負(fù)極，正負(fù)極熱分解的同時(shí)也會(huì)和電解液產(chǎn)生反應(yīng)。高溫下的放熱反應(yīng)會(huì)溫度升高，造成巨大危險(xiǎn)。另一方面，如果電池的生熱速度大于其散熱度不斷升高會(huì)造成活性物質(zhì)發(fā)生分解，與電解液反應(yīng)釋放氣體，造成發(fā)生爆炸。

第一章 緒論21]在研究中比較了并行通風(fēng)和串行通風(fēng)兩種形式，其結(jié)構(gòu)流場(chǎng)圖如圖 1.2表明串行通風(fēng)入口處動(dòng)力電池冷卻情況明顯好過出口處，電池溫度沿風(fēng)流動(dòng)升高，入口溫度為 25℃時(shí)，其電池之間的最大溫差高達(dá) 18℃，而相同工況通風(fēng)的溫差僅為 9℃。然而 Rami Sabbah[22]等的論文結(jié)果表明，動(dòng)力電池在條件下高倍率放電時(shí)，空氣對(duì)流換熱無法有效地將電池溫度控制在合適范
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U469.72

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本文編號(hào)：2521166