锂离子动力电池热状态研究

在能源危机和环境保护的双重影响下,世界各大汽车厂商均在研发以电动汽车为代表的新能源汽车。目前,锂离子电池已在电动汽车中获得广泛应用,而锂离子电池的充放电性能、循环使用寿命和安全性等均受温度的影响。动力电池热管理系统能够控制动力电池工作过程温度在合理范围,并保证一定的温度均匀性。因此,研究锂离子动力电池热状态对动力电池技术的进步具有重要意义。本文以某型号车用18650磷酸铁锂电池作为研究对象,采用实验与仿真相结合的手段建立一个准确的单体电池热状态模型,对模块电池风冷情况下的温度场影响因素进行仿真研究,为动力电池组的冷却组织方式、结构设计提供一定的思路和依据。主要研究内容可以概括为：(1)锂离子电池热特性理论分析。理论研究锂离子电池生热机理,根据焦耳定律和热力学知识,构建锂离子电池生热速率模型；利用传热学知识分析锂离子电池传热模型。(2)单体电池热特性实验研究。搭建电池充放电实验平台,实验研究电池温度和SOC对单体电池欧姆内阻、极化内阻和电动势温度变化系数的影响；测量单体电池在不同工况下工作过程的温升情况,同时分析环境温度和放电倍率对单体电池放电性能的影响。(3)单体电池热状态仿真研究。根据电池内阻等实验数据,拟合电池生热速率关于电池温度和SOC的函数关系,对单体电池在不同工况下工作过程的温度场进行瞬态模拟,并与实验结果进行对比分析。(4)模块电池热状态仿真研究。将获得实验验证的单体电池热模型应用到模块电池中,仿真分析不同因素对模块电池风冷情况下温度场分布的影响。