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| 随着能源危机和环境污染的日益严重，电动汽车的发展越来越引起人们的重视，动力电池是纯电动汽车唯一的动力能源，它的工作性能和寿命受环境温度的影响很大。在高温环境下，电池内部不可逆反应物生成速度加快，不可逆反应物的增多导致电池的可用容量的加速减少，当电池的可用容量衰减到电池额定容量的80%时，电池的寿命终结；电池在低温环境充放电下，电池的内阻加大，放电电压平台降低，可充放容量减少，电池的充放电效率明显减低，且对电池本身有一定的损害，因此，对电动汽车电池的热特性研究及热管理系统的开发有着重要的意义。本文以纯电动汽车的LiFePO4电池为研究对象，根据LiFePO4电池温度特性和电动汽车热管理设计要求，工作如下：（1）查阅了大量资料，对电池热管理研究现状进行分析，指出动力电池和电池热管理系统存在问题，选择合理的散热结构和加热结构。（2）研究了电池的温度特性，分析得出电池的最佳工作区间；从生热出发，推导求出电池热物性参数和生热速率公式，对实验数据处理得到电池比热容，并整理求得电池的单位体积的生热速率；根据电池材料导热系数参数，计算电池等效材料的各方向的导热系数，并做了温升实验以备验证生热模型。（3）利用Fluent仿真软件对电动汽车现有单体仿真进行仿真计算，并将仿真结果和实验进行对比，所得两者结果基本吻合，可知，可将其作为电池箱热模型的单体生热模型；建立了自热对流下电池箱模型，并分析自然对流下电池箱的仿真结果，指出其存在问题，因此必须设计散热风道。（4）为了改善电池箱夏天散热效果，并提高电池在冬季条件下的工作性能，对自然对流电池箱做如下改进措施：（A）采用并行通风方式，增加强制风冷措施。（B）利用加热膜在电池箱底部进行加热。（C）增加保温功能。通过CFD对散热系统高温条件进行了仿真，稳态时电池的侧面最高温度低于环境温度5度，满足电池的工作要求；通过仿真上下加热方式和保温性能，选择下部加热电池具有较好的加热效果。利用远程监测系统求得的相关参数对电池箱设备进行选型，并对结构进行设计。（5）制定充电加热控制策略和散热控制策略，并对热管理系统的硬件和软件进行设计与调试。对热管理系统包括：散热系统、加热系统和控制策略进行实验验证，实验验证热管理系统功能。 |
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