【摘 要】
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为缓解能源危机及环境问题,近年来电动汽车产业蓬勃发展。锂离子电池能量密度高、自放电率低、寿命长,被广泛用作电动汽车的动力电池。但是锂离子电池对温度敏感性高,为了保证锂离子电池的工作性能,国内外学者在电池热管理领域开展了大量的研究。相关的理论与实验研究大多关注高温时锂离子电池的散热性能,而低温环境下锂离子电池面临容量大幅衰减、安全隐患突出等问题,因此开展低温环境下锂离子电池热管理方面的研究是非常有必
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为缓解能源危机及环境问题,近年来电动汽车产业蓬勃发展。锂离子电池能量密度高、自放电率低、寿命长,被广泛用作电动汽车的动力电池。但是锂离子电池对温度敏感性高,为了保证锂离子电池的工作性能,国内外学者在电池热管理领域开展了大量的研究。相关的理论与实验研究大多关注高温时锂离子电池的散热性能,而低温环境下锂离子电池面临容量大幅衰减、安全隐患突出等问题,因此开展低温环境下锂离子电池热管理方面的研究是非常有必要的。本文采用理论分析和数值模拟的方法,研究了低温环境下18650型锂离子电池的预热和保温策略。本文主要工作及创新点如下:（1）构建了电池单体产热性能研究的数值模型,数值研究了电池单体的温升特性,并与实验数据对比验证了数值方法的可靠性;在此基础上发展了电池包热管理性能研究的数值模型,对比分析了不同低温工况下电池包放电的温升情况,阐明了低温工况下开展电池包预热和保温策略研究的必要性;进一步揭示了单一加热板与单一相变材料（Phase Change Material,PCM）热管理的不足,提出了加热板和PCM耦合的热管理策略。（2）构建了不同结构的电池包模型,对比分析了四种加热板布置方式对低温环境下加热板和PCM耦合热管理性能的影响,获得了最佳的加热板布置方式,并在此基础上进一步研究了电池间距、PCM种类以及复合相变材料（Composite Phase Change Material,CPCM）对低温环境下电池温控性能的影响规律。（3）构建了添加保温层的电池包模型,在结构与参数优化的基础上探究了三种保温材料以及保温层厚度对低温环境下锂离子电池预热以及停用后保温阶段性能的影响规律;最后引入一个能量补偿的无量纲参数,对本文研究的低温电池热管理方式进行了能量补偿分析,评价指标表明预热与保温策略有良好的能量补偿比。
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