【摘 要】
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传统内燃机汽车以化石能源为燃料,燃烧过程中产生大量碳排放,造成的环境污染引起各国广泛关注。而以纯电动汽车为代表新能源汽车的主要动力源为锂离子电池,使用过程中无污染物排放,成为汽车产业的发展趋势。我国在“十四五”规划中也明确表示到2030年纯电动汽车要将成为新销售车辆的主流,但锂离子电池的热安全性问题仍是制约纯电动汽车发展的重要因素。当前引起锂离子电池安全性问题的主要原因包括电池热管理系统对于温度的
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传统内燃机汽车以化石能源为燃料,燃烧过程中产生大量碳排放,造成的环境污染引起各国广泛关注。而以纯电动汽车为代表新能源汽车的主要动力源为锂离子电池,使用过程中无污染物排放,成为汽车产业的发展趋势。我国在“十四五”规划中也明确表示到2030年纯电动汽车要将成为新销售车辆的主流,但锂离子电池的热安全性问题仍是制约纯电动汽车发展的重要因素。当前引起锂离子电池安全性问题的主要原因包括电池热管理系统对于温度的监控和预警不完善,现有技术手段测得的锂离子电池表面温度不能完全反映出内部温度等,因此实现动力电池准确的内部温度估计是提高电池安全性的关键。本文以某公司150Ah方形Li Fe PO4锂离子电池为研究对象,对锂离子电池热特性和内部温度估计进行研究,主要研究内容如下:首先,采用参数辨识方法获取电池参数。基于锂离子电池的工作原理和性能参数,为后续电池模型搭建及参数辨识应用提供理论支撑;选取二阶RC等效电路模型,结合HPPC测试实验实现电池模型的离线参数辨识,获取电池电特性参数。通过熵热系数测定实验,获取电池熵热系数;对锂离子电池的温度特性进行分析,建立锂离子电池集总参数热模型,结合温升试验,使用递推最小二乘算法实现热特性参数辨识。其次,建立动力电池电-热耦合模型。基于电池生热速率方程和二阶等效电路模型,搭建电池生热模型;结合三维非稳态传热理论,建立电池散热模型。通过Matlab/Simulink平台,结合上述电模型和热模型,搭建锂离子电池电-热耦合模型。将模型仿真结果与温升实验结果相比较,验证电池电-热耦合模型的正确性。最后,进行内部温度估计研究。结合锂离子电池温度场分布,对集总参数热模型进行简化,得到电池内外温差传递函数,基于此建立电池内部温度估计模型。根据电池实际充放电的恒倍率工况和动态工况,对不同工况下电池内部温度估计结果进行对比分析,验证了内部温度估计模型的准确性,证明本文搭建的模型估计结果准确,且具有计算量小的优势,可满足实车在线应用。
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