【正文】 1991Sony可充電鋰離子電池開始商業(yè)化生產(chǎn)1997豐田普銳斯NHW10上市，使用鎳氫電池供電1999可充電鋰聚合物電池開始商業(yè)化生產(chǎn)鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池是目前在電動汽車上應(yīng)用較多的電池類型。從數(shù)碼產(chǎn)品、汽車到飛機、航天器，電池已經(jīng)成為現(xiàn)代社會不可或缺的一部分。 車用電池技術(shù) 電池技術(shù)發(fā)展概述1800年，Alessandro Volta發(fā)明了電池。但是，電池技術(shù)依然是制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。動力電池是電動汽車的關(guān)鍵部件，電池技術(shù)在近年來發(fā)展迅速。并提出2015年純電動汽車和插電式混合動力汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量達到50萬輛，2020年超過500萬輛；，；新能源汽車、動力電池及關(guān)鍵零部件技術(shù)整體上達到國際先進水平[6]。并提出到2030年使交通運輸領(lǐng)域?qū)κ鸵蕾嚦潭冉档?0%[5]。為了保證能源戰(zhàn)略的順利實施，歐盟將繼續(xù)推進先進內(nèi)燃機技術(shù)，加快電動汽車的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，同時推進能源多樣化，重點發(fā)展氫能、天然氣和生物燃料[4]。因此，美國將大幅提高對電動汽車領(lǐng)域的投入。報告提出了美國中長期能源目標(biāo)： ①2015年電動汽車數(shù)量達到100萬輛；②2020年建筑行業(yè)能耗降低20%；③2025年石油進口量減少三分之一；④2035年可再生能源發(fā)電量占80%；⑤與2005年相比，2020年溫室氣體排放量降低17%，2050年降低83%[3]。各國政府紛紛研究制定了符合各自國情的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)路線。汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展加劇了我國對進口石油的依賴度，威脅著國家的能源安全。汽車行業(yè)的發(fā)展加速了環(huán)境污染和能源需求增長。 Battery Thermal Management System目 錄目 錄第1章 引言 1 課題背景及意義 1 車用電池技術(shù) 1 電池技術(shù)發(fā)展概述 1 電動汽車對電池性能的要求 1 鋰離子電池簡介 1 鋰離子電池發(fā)展概述 1 鋰離子電池工作原理 1 車用鋰離子電池組集成技術(shù) 1 車用鋰離子電池組集成技術(shù)簡介 1 電池管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 1 電池組熱管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 1 本文的研究內(nèi)容 1第2章 車用鋰離子電池組機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 1 電池組熱管理的理論基礎(chǔ)及研究方法 1 電池的傳熱方式 1 計算流體力學(xué)簡介 1 電池組熱管理系統(tǒng)建模和仿真分析 1 電池?zé)崮Ｐ偷慕?1 電池組機械結(jié)構(gòu) 1 仿真模型網(wǎng)格劃分 1 仿真分析的計算模型 1 仿真結(jié)果分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化 1 本章小結(jié) 1第3章 電池管理系統(tǒng)開發(fā) 1 電池管理系統(tǒng)的軟硬件開發(fā) 1 電池管理系統(tǒng)硬件開發(fā) 1 電池管理系統(tǒng)軟件開發(fā) 1 電池系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu) 1 電池管理系統(tǒng)標(biāo)定裝置 1 電池管理系統(tǒng)人工標(biāo)定方法 1 電池管理系統(tǒng)自動標(biāo)定裝置 1 本章小結(jié) 1第4章 電池系統(tǒng)集成及實驗研究 1 實驗環(huán)境介紹 1 電池性能試驗 1 開路電壓試驗 1 電池發(fā)熱試驗 1 電池系統(tǒng)集成 1 單體電壓均衡 1 電池系統(tǒng)的集成 1 系統(tǒng)運行實驗及結(jié)果分析 1 仿真模型的改進 1 本章小結(jié) 1第5章 結(jié)論與展望 1 結(jié)論 1 未來工作展望 1參考文獻 1致 謝 1聲 明 1個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果 1主要符號對照表主要符號對照表A傳熱面積h表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)L串聯(lián)材料的厚度p流體壓強Pv發(fā)熱功率Q熱流量Q1電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)熱量QJ焦耳熱Qp極化熱Qr電池總反應(yīng)熱Re電池歐姆內(nèi)阻Ri電池總內(nèi)阻ST內(nèi)熱源發(fā)熱與機械能轉(zhuǎn)換的內(nèi)能之和t時間T熱力學(xué)溫度Tf流體溫度Tw物體表面溫度V電壓V0冷卻空氣流量λ導(dǎo)熱系數(shù)μ動力粘度ρ密度VI第1章 引言第1章 引言 課題背景及意義能源短缺、氣候變化和環(huán)境污染是人類社會發(fā)展中的三大難題，也是汽車行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。 Liion Battery。關(guān)鍵詞：電動汽車；電池組集成技術(shù)；鋰離子電池；電池管理系統(tǒng)；電池?zé)峁芾硐到y(tǒng) VIAbstractAbstractDeveloping electric vehicle is an effective way to solve the energy and environment problems. The battery is a key ponent of the electric vehicle, and is also a bottleneck of the electric vehicle development. Presently，batteries used in vehicles can not pletely meet the requirements of electric vehicles. There are some problems in battery life, maintenance costs, safety and so on. Integration technologies of batteries are of great significance for solving these problems. Based on 180Ah Liion battery, the thesis studies integration technologies of batteries.Using the battery tests, the characteristics of the 180Ah battery are presented. Based on the results, the 3D thermal model of the battery is built. With the parison of mon cooling styles and analyses of battery features, parallel cooling style is used in thermal management system. Based on putational fluid dynamics, the simulation model is built in FLUENT and the simulation study is developed. Aiming at disaccord temperature distribution of the batteries reflected by the simulation results, a structural optimization method is proposed. The further simulation results show that the optimization method can significantly improves the temperature distribution of parallel cooling system.Distributed structure is employed in battery management system. It consists of a main control unit and several data acquisition units. Internal and external munication is realized by CAN network in battery management system. Main control unit is the core of the system, collecting the battery pack status parameters. LTC68034 chips are used in data acquisition units to collect cell voltage and keep cells balanced. To improve operation safeties of battery pack, an electrical system is presented. Finally, aiming at the problem of low efficiency of artificial calibration in battery management system, automatic calibration is put forward to improve the efficiency of calibration.Based on the previous studies, the voltage balance, the temperature sensor location and sealing structure are studied and the battery system is integrated. Because the actual temperature distribution of battery does not agree with the simulation results, a further study about the battery system is developed. The results show that the battery electrodes generate heat seriously and the temperature distribution of battery is greatly influenced. According to the results, the simulation model is modified and the precision is improved. Finally, the experiment results agree well with the simulation results.Key words: Electric Vehicle。研究結(jié)果表明，電池電極部分發(fā)熱嚴(yán)重，對電池組溫度分布影響很大。最后針對電池管理系統(tǒng)人工標(biāo)定效率低下的問題，提出了一種自動標(biāo)定的方案，提高了標(biāo)定效率。主控單元是系統(tǒng)的核心，采集電池組狀態(tài)參數(shù)；數(shù)據(jù)采集單元采用LTC68034芯片進行單體電壓采集和單體電壓均衡。電池管理系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，由一個主控單元和多個數(shù)據(jù)采集單元組成。這種方案可以使電池組內(nèi)單體溫度分布達到較好的一致性。之后基于計算流體動力學(xué)，建立了熱管理系統(tǒng)的仿真模型，在FLUENT軟件中進行了仿真研究。在此基礎(chǔ)上，建立了電池的三維熱模型。本文基于某種180Ah鋰離子電池，開展了電池組集成技術(shù)的研究。目前車用電池不能完全滿足電動汽車的功能要求，存在使用壽命短、維護成本高、安全性差等問題。摘 要車用鋰離子電池組集成技術(shù)的研究(申請清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文)培 養(yǎng) 單 位：汽車工程系學(xué) 科：動力工程及工程熱物理研 究 生：指 導(dǎo) 教 師:摘 要發(fā)展電動汽車技術(shù)是解決能源、環(huán)境問題的重要途徑之一。電池是電動汽車的關(guān)鍵組成部分，也是電動汽車的技術(shù)瓶頸。電池組集成技術(shù)對于解決這些問題具有重要意義。首先通過電池性能試驗，研究了電池性能特性。通過對常用散熱方式的比較和電池性能的分析，熱管理系統(tǒng)采用了并流式空氣冷卻方式。針對仿真結(jié)果反映的電池溫度分布不一致的問題，研究了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，并提出了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。進一步仿真分析結(jié)果表明，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法對于調(diào)節(jié)并流式空氣冷卻系統(tǒng)的溫度分布效果顯著。電池管理系統(tǒng)通過CAN網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)內(nèi)部和對外通訊。針對電池系統(tǒng)在運行中可能遇到的突發(fā)狀況，研究了電池系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)安全性。在前期研究的基礎(chǔ)上，研究了單體電壓均衡、溫度傳感器布置和結(jié)構(gòu)密封等電池組集成的關(guān)鍵技術(shù)，完成了電池系統(tǒng)的集成。據(jù)此結(jié)果，對仿真模型進行改進，改進后模型精度得到了明顯提高，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果實現(xiàn)了較好的吻合。 Battery Pack Integration Technology。 Battery Management System。目前全球汽車保有量約為8億輛，預(yù)計2020年將達到12億輛[1]。近年來中國汽車保有量持續(xù)快速增長，2011年，中國汽車銷售量超過1850萬輛，刷新了世界歷史記錄[2]。隨著車輛電驅(qū)動技術(shù)的日漸成熟，發(fā)展電動汽車被認(rèn)為是解決能源和環(huán)境問題的重要途徑。2011年9月27日，美國能源部發(fā)布《四年技術(shù)評估報告》，列出了美國應(yīng)優(yōu)先發(fā)展的六個技術(shù)領(lǐng)域：電動汽車、汽車代用燃料、高能效汽車、清潔電力、電網(wǎng)現(xiàn)代化以及建筑和工業(yè)節(jié)能。報告指出，對化石燃料的高度依賴嚴(yán)重威脅了美國經(jīng)濟和國家安全，提高車輛效能可以在短期內(nèi)緩解這一問題，而發(fā)展電動汽車則是一個戰(zhàn)略性的解決方案。歐盟高度重視溫室氣體排放問題，制定了限制CO2排放協(xié)議，并與歐洲主要汽車廠商協(xié)商制定進一步降低汽車CO2排放量的法規(guī)。日本政府公布了新的國家能源戰(zhàn)略，提出通過提高汽車油耗標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)展電動汽車和燃料電池汽車、發(fā)展生物質(zhì)燃料等途徑，降低交通運輸產(chǎn)業(yè)對石油的依賴度。2012年4月18日，國務(wù)院審核通過了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》，提出以純電動汽車作為汽車工業(yè)的主要轉(zhuǎn)型方向，重點推進插電式混合動力汽車和純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化，提升汽車行業(yè)的技術(shù)水平。電動汽車主要包括純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車[7]。從1990年到2005年，[8]。各國政府紛紛投入