锂离子电池仿真模拟及其应用综述_郭向峰.pdf

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1、Vol.36No.112016.11船电技术

2、综述锂离子电池仿真模拟及其应用综述郭向峰，胡棋威，候旭，裴波，李文斌，刘飞(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：在可循环充放电的二次电池中，锂离子电池以其更高的能量密度和更好的电性能，成为全电动车（EV）、混合动力电动车（HEV）和储能等应用领域的首选电源。但由于锂离子电池存在安全性风险，且工作时对温度依赖性大，尚未在这些领域开展广泛的商业化应用。为发挥锂离子电池优良的电化学性能，并降低其安全问题风险，大容量锂离子电源系统需要设计优良的热管理系统，维持锂离子电池在合适温度区间工作，而仿

3、真模拟技术则是辅助热管理系统设计的关键技术。本文综述了锂离子电池热仿真模拟的数学模型，锂离子电池在工作状态下温度预测的仿真模拟，及仿真模拟在电池组设计中的指导作用，并且提出电池组热模拟顺序的建议。关键词：锂离子电池仿真模拟热管理中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1003-4862（2016）11-0031-05DOI:10.13632/j.meee.2016.11.009ReviewonSimulationofLithiumIonBatteriesandApplicationsGuoXiangfeng，HuQiwei，HouXu,Pe

4、iBo，LiWenbin，LiuFei(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion,Wuhan430064,China)Abstract:Lithium-ionbatteriesarewell-suitedforfullyelectric(EV),hybridelectricvehicles(HEV)andlargeenergystorageapplicationsduetotheirhighspecificenergyandenergydensityrelativetootherrechargeableba

5、tteries.However,thesebatteriesarenotwidelydeployedcommerciallyintheseareasyetduetohazardriskandcriticaltemperaturedependenceofperformance.Togetthebetterelectricalperformanceandreducethehazardrisk,anexcellentthermalmanagementsystemforlargebatterypacksisrequiredtomakeitinthesui

6、tablesurroundingtemperatureofoperation.Inthispaper,themathematicalmodelforthermalsimulationoflithiumionbatteriesandtheapplicationsofsimulationresultsonpredictionofoperationtemperatureandpackingdesigninstructionarereviewed,andonesequenceofheatsimulationforlithiumionbatterypack

7、sisproposed.Keywords:lithiumionbattery;simulation;thermalmanagement0引言主要因素。而电池的安全性和使用寿命依赖于电[2-3]池的工作温度，因此需要设计有效的热管理目前混合动力电动车（HEV）市场主要应用系统对锂离子电池组内电池进行温度管控，保证的镍-M/H电池，其重量和体积比能量分别为75电池组内温度均衡性和每一个电池在合适的温度Wh/kg和240Wh/L，而锂离子电池可以达到150下工作。[1]Wh/kg和400Wh/L，重量和体积比能量是镍氢但采用试验方法直接测量电池组内的

8、温度电池的两倍。因此，锂离子动力电池成为电动车分布来验证热管理系统的有效性存在时间周期长、（EV）和HEV动力电池的首选。成本高和测量困难、甚至不可测量（如电芯内部然而，锂离子电池本身的安全性、使用寿命温度）的问题。基于有限元方法的锂离子电池仿和成本成为阻碍锂离子电池在电动汽车上应用的真模拟技术可以通过计算机模拟电池和电池组在充放电过程中的热效应，预测电池和电池组的温收稿日期：2016-06-15度变化，并对电池组热管理系统的有效性提供科作者简介：郭向峰(1981-)，男，博士。研究方向：锂离子动力电池。31船电技术

9、综述Vol.36No.11

10、2016.11学的预测评估。热仿真模拟的结果可为电芯和电在正负极材料颗粒内部，发生锂的扩散迁移，池组的设计、热管理系统设计提供指导，缩短