电动车辆动力电池包热管理控制策略研究

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1、电动车辆动力电池包热管理控制策略研究刘斌2015年1月中图分类号：U469.72UDC分类号：650电动车辆动力电池包热管理控制策略研究作者姓名刘斌学院名称机械与车辆学院指导教师孙逢春教授答辩委员会主席何洪文教授申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyoftheControlStrategyforPowerBatteryThermalManagementonElectricVehiclesCandidateName:BinLiuSchoolorDepartment:SchoolofMechanic

2、alEngineeringFacultyMentor:Prof.FengchunSunChair,ThesisCommittee:Prof.HongwenHeDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论

3、文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要动力电池存在低温下充放电性能降低影响车辆应用的问题。本文以方形软包锂离子动力电池为研究对象，采用实验测试和有限元仿真等方法开展了动力电池热特性研究，比较了不同加热方式的效果，并提出了侧面加热方式以及变功率加热控制策略。首先，分析了动力电池的工作原理，探讨了温度影响电池性能的原因。通过不同环境温度不同倍率下电池的充放电实验，分

4、析了温度对充电、放电、放电容量和能量、电池内阻以及端电压的影响。第二，对底部加热、底部搅风加热、侧面加热、侧面搅风加热四种加热方式进行了动力电池包测试，基于动力电池加热效果的试验结果分析，提出了加热后的性能回升、加热过程的能量消耗、加热后动力电池的一致性和温升速率四个评价指标，并进行了系统评价。第三，基于传热学原理，建立电池模块预加热的有限元模型，通过实验法和理论计算法获取了动力电池的热物性参数、初始条件和边界条件，并通过仿真分析了加热膜数量、加热功率、加热后静置时间、加热起始温度以及环境温度对电池模块加热结果的影响。第四，基于电池包预加热的仿真结

5、果，分别提出适用于随时起动和定时起动两种工况的分段式变功率加热控制策略。仿真结果表明，在保证动力电池模块温度场一致性的前提下，有效提高了加热速率。关键词：动力电池；温度场；热特性；加热控制策略；有限元仿真IAbstractThechargeanddischargeperformanceoflithiumionpowerbatteryisdroppeddowninlowtemperature.Inordertosolvethisproblem,thispapertakesasquaresoftpackedLiMn2O4batteryastherese

6、archobject.Thethermalpropertieswerestudied,differentheatingmethodswerecomparedandanalyzedinthispaper.Asimulationstudyofthebatterypacksideheatingisconductedandavarietyofvariablepowerheatingcontrolstrategyisproposed.Firstly,thermalimpactonbatteryperformancewasexplored.Throughcha

7、rge/dischargetestsunderdifferentratesandambienttemperatures,theinfluenceoftemperatureoncharge/dischargeplot,capacity,internalresistanceandopencircuitvoltage,wasresearched.Secondly,thispapercomparedpre-heatingmethodsaccordingtotherecycleofdual-sourcetrolley-buses,andevaluatedth

8、esemethodsbyperformancereboundedafterheating,theenergyconsump