新能源汽车锂动力电池热状态仿真和热失控分析

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  本文以实验和仿真结合的方式研究了锂电池低温、常温下的生热传热机理以及高温热失控过程。主要完成了以下工作:
  (1)介绍了锂电池的基本结构和工作原理,对磷酸铁锂电池进行低温放电效率实验、温升特性实验以及内阻特性实验,基于实验结果分析环境温度对电池内阻、放电效率、电压、放电倍率、荷电保持能力等各方面参数的影响,接着通过SVM预测了电池低温剩余可用容量。
  (2)通过SPSS线性拟合和搭建SVR预测模型分别拟合了锂电池内阻与电池SOC、温度以及放电倍率之间的对应关系,将拟合结果与内阻特性实验结果对比分析,根据内阻预测模型建立了锂电池生热速率模型。
  (3)构建研究对象的三维模型,绘制相应的面网格和体网格并通过三维CFD仿真软件建立锂电池的三维热模型,将两种预测锂电池生热速率模型作为体积热源添加到模型中,通过对所设不同条件下的电池单体的温度变化情况进行仿真计算,将计算后各项结果与相应的实验数据作对照,对比验证SPSS和SVR预测模型的预测精度。
  (4)搭建了一套完整的锂电池过充实验测试系统,对方形磷酸铁锂电池进行了不同程度的过充实验,发现过充过程的三个阶段。对同样容量的两种软包电池(LFP和三元锂电池)进行了过充实验,对比了二者在过充至热失控阶段的参数变化情况。
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