本文選題：動(dòng)力電池　切入點(diǎn)：熱管理　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的關(guān)鍵部件,其工作狀態(tài)影響著整車(chē)的動(dòng)力性能。然而,電池電化學(xué)反應(yīng)工作性能受溫度影響十分明顯,溫度過(guò)高或一致性變差會(huì)使電池性能急劇衰減,循環(huán)壽命降低,甚至出現(xiàn)安全隱患;而外界環(huán)境溫度溫度過(guò)低,又會(huì)造成電池電化學(xué)反應(yīng)活性下降,無(wú)法保障電池良好的工作性能。因此,開(kāi)展高效的電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ魇翘嵘齽?dòng)力電池工作性能和安全性的關(guān)鍵。首先,從電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀可以看出,液體式電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)擁有換熱系數(shù)高、比熱容大、換熱速度快等優(yōu)點(diǎn),能夠顯著提升電池組冷卻能力,保障其工作溫度。但是,以往的液體冷卻結(jié)構(gòu)存在換熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電池包內(nèi)液體量大、包內(nèi)部液流易泄露等問(wèn)題,因此本文從傳熱結(jié)構(gòu)輕量化、電池組安全性和溫度一致性提升等角度,針對(duì)目前電動(dòng)汽車(chē)廣泛使用的片狀電池和圓柱狀電池,設(shè)計(jì)了5種非內(nèi)流式液體換熱結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是換熱流體在電池組外部流動(dòng),內(nèi)部使用導(dǎo)熱片在電池和流體之間傳遞熱量。該換熱結(jié)構(gòu)采用了銅導(dǎo)熱片材料,并用0.5mm石墨片做替代導(dǎo)熱片和添加0.025mm石墨膜套裝的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)熱片的傳熱優(yōu)化。其次,為電池模組匹配了充放電系統(tǒng),設(shè)計(jì)電池?zé)峁芾韺?shí)驗(yàn)系統(tǒng),搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,提出了電池?zé)峁芾韺?shí)驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。同時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與控制需求,建立了NI采集控制系統(tǒng),匹配了相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和控制輸出硬件,并使用Lab VIEW軟件設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集與控制虛擬儀器,編寫(xiě)了相應(yīng)的測(cè)控程序。該測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱管理實(shí)驗(yàn)中電池溫度、液流量、電池電壓等參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、顯示、處理和存儲(chǔ)以及控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行等功能。最后,開(kāi)展了片狀電池模組熱管理實(shí)驗(yàn)性能研究,測(cè)量了電池組在高、中、低放電倍率下的發(fā)熱功率和基本冷卻特性,分析了液流入口溫度和流量的影響作用,提出了溫度梯級(jí)冷卻的方法來(lái)改善電池冷卻過(guò)程溫度波動(dòng)過(guò)大和冷沖擊現(xiàn)象,同時(shí),對(duì)導(dǎo)熱片及其組合形式進(jìn)行了優(yōu)選分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,電池組的發(fā)熱功率和冷卻平衡溫度隨放電倍率增大而增加,平衡時(shí)間逐漸減小,其中,在中、低倍率進(jìn)行放電時(shí)電池組具有較好的非平衡態(tài)和平衡態(tài)溫度一致性,而高倍率放電時(shí)電池溫度一致性有待提高。此外,隨液流入口溫度增大,冷卻平衡時(shí)間逐漸減少,電池的平衡溫度和一致性逐漸升高。將電池組導(dǎo)熱翅片由9片減少到5片進(jìn)行輕量化改進(jìn),在總質(zhì)量上和所占空間上減少了近45%,將電池組進(jìn)行中低倍率放電發(fā)現(xiàn),該結(jié)構(gòu)具有較好的冷卻效果。使用0.5mm厚度天然石墨片作為替代導(dǎo)熱片開(kāi)展相同工況電池冷卻對(duì)比實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改變換熱結(jié)構(gòu)后平衡態(tài)和非平衡態(tài)時(shí)電池間溫度一致性和電池單體溫度一致性得到了改善。同時(shí),為進(jìn)一步降低換熱結(jié)構(gòu)熱阻,使用0.025mm人工合成石墨膜貼附在電池表面組成高導(dǎo)熱套裝結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,該優(yōu)化結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的電池?zé)峁芾硇Ч?尤其在高放電倍率下,能夠明顯提升電池組溫度一致性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：1611624