混合动力汽车用Ni-MH电池组温度均匀性的研究

面对日趋严重的资源短缺与环境恶化问题,环保节能汽车的开发已成为世界范围内各国政府和各大汽车公司关注和研发的焦点。与纯电动车辆、燃料电池电动车辆相比,混合动力汽车(HEV)在动力性能、续驶里程、使用方便性等方面具有明显优势,因而具有巨大的商业价值和广阔的市场发展前景。 电池作为HEV的主要储能元件,对HEV的性能有直接影响。Ni-MH电池以其比能量高、比功率高、循环寿命长、环境污染小、安全性高等优点,成为HEV的首选电源。但Ni-MH电池性能及循环寿命受温度的影响较大,因此设计良好的散热结构,使电池组温度场均匀分布,对保障电池的使用性能和可靠性具有重要意义。 ①对Ni-MH电池的基本性能、化学反应原理以及生热原理进行理论分析,并对Ni-MH电池的充放电特性进行试验研究。结果表明温度和充放电倍率是影响Ni-MH电池性能的主要因素。 ②分析了影响Ni-MH电池循环寿命的主要因素,基于可靠性加速寿命试验的基本理论,进行温度对Ni-MH电池循环寿命的影响的试验研究,其试验结果表明温度是影响Ni-MH电池循环寿命的主要因素之一。建立了在特定温度下预测Ni-MH电池循环寿命的表达式,提出了HEV用Ni-MH电池组满足循环使用寿命要求的温度均匀性的评价指标。 ③借助计算流体力学(CFD)软件FLUENT,进行了Ni-MH电池组散热系统的设计研究,提出了Ni-MH电池组散热结构的设计方案。由CFD仿真结果可得,Ni-MH电池组具有良好的散热效果,模块内各单体电池温度较均匀,能满足电池组温度均匀性的评价指标。 ④根据厂商提供的HEV用Ni-MH电池组性能的试验标准和试验方法,对该HEV用Ni-MH电池组设计方案的温度场进行车载试验,并且将测试结果与仿真结果进行对比,其结果与仿真结果基本一致,表明Ni-MH电池组散热系统结构设计的正确性。 本课题是“十五”、“十一五”863电动汽车重大专项《ISG型长安中混合动力系统技术研究平台开发》(2006AA11A107)的重要组成部分。