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纯电动汽车用锂离子电池组热管理的实验研究
| 论文题名： | 纯电动汽车用锂离子电池组热管理的实验研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池组;热管理;冷却方式;放电倍率;温度分布 |
| 摘要： | 近年来，随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，小型汽车已逐步走进千家万户，成为人们出行的必备之物。电动汽车凭借其零排放、噪声小、结构简单、能源利用效率高等诸多优点，已成为新能源汽车的首选。然而，动力电池一直是制约新能源汽车发展的技术瓶颈，存在着成本较高、能量密度较低、寿命短、间接污染严重、输电配电设施不健全等诸多问题。锂离子电池因为具有诸多优点，已成为电动汽车的主要电源。但是，锂离子电池在使用时会产生大量的热量，若不采取有效的热管理措施，将导致电池组温度过高、单体电池间温度分布不均衡等问题，严重影响电池组的使用寿命和动力性能，甚至会因高温而产生安全问题。因此，开发利用合理的电池组热管理系统，优化电池组的散热结构显得尤为重要。 本文以磷酸铁锂动力电池为研究对象，介绍了锂离子电池的产热机理和温度特性，设计和组装了实验系统，并进行了各种工况条件下的充放电实验，实验条件主要是改变电池组的冷却方式和放电倍率。冷却方式包括无间隙自然冷却、等间隙自然冷却、加装纯铝翅片自然冷却、加装纯铜翅片自然冷却等，采用的放电倍率主要有0.5C、1C、1.5C、2C、2.5C、3C。通过对不同工况下最高、最低温度点位置以及最大温升、最大温差等参数的分析，研究了电池间距、放电倍率、放电深度、翅片厚度、翅片高度、翅片材料等因素对电池组温度分布及其变化特性的影响。 研究结果表明:电池组的最大温升和最大温差均随着放电深度的增加而升高;电池放电初期和末期温升较快，放电中期温升较慢;电池组的最高温度分布在中央电池电极下方，最低温度分布在电池组外侧电池的外表面下方，且整个放电过程中电池组的最高、最低温度点位置较为稳定;恒流放电倍率增大，同一结构下电池组的最大温升和最大温差均随之增大，即热管理难度增加;在电池单体间留有一定间隙并不能有效改善电池组的温度分布，且在一定程度上加剧了电池组温度分布的不均匀性;电池间加装金属翅片可显著改善电池组的温度分布，且存在一个最佳翅片高度;在翅片高度一定的情况下，翅片越厚，热管理效果越好，但电池系统的质量也随之增加;同时，采用导热系数较大的翅片材料，可显著改善电池组的温度分布。 |
| 作者： | 高明 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理；工程热物理 |
| 导师： | 王世学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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