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题名基于单体特征参数差异的电池组热特性和热一致性研究
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作者
张腾
常国峰
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机构
同济大学汽车学院
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出处
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第8期3194-3206,共13页
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基金
国家重大科学仪器和设备发展计划(2012YQ150256)。
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文摘
锂电池组内单体特征参数(SOC、容量与内阻)的差异通过电-热耦合作用可能导致电池组的热分布不均,影响其性能和安全。本文考虑了锂电池在不同温度和放电深度下的动态特性,构建了电池组的二阶RC等效电路-热耦合模型,通过数值模拟分析了单体SOC、容量和内阻不一致性对并联和串联电池组热特性的影响,最终量化了不同连接模式下电池组的能量释放能力、发热率及温度分布差异。研究结果显示,SOC不一致时,并联电池组因自平衡效应释放能量379.575 Ah,高于串联电池组的366.024 Ah,但其发热率标准差和最高温度标准差分别为2.265 W和0.62℃,显著高于串联电池组的0.475 W和0.275℃,表明串联结构在热一致性上更具优势。容量不一致时,并联电池组因支路电流差异导致发热率波动更大,其温度标准差为0.421℃,较串联的0.233℃高0.188℃,且最大温差分别为1.222℃和0.670℃,进一步凸显串联的热均匀性。内阻不一致时,串联电池组平均温度为33.233℃,略高于并联的33.204℃,但其温度标准差和发热率标准差则为0.19℃和0.097 W,均低于并联的0.215℃和0.405 W,说明串联模式能有效抑制内阻差异引发的热不均衡现象。进一步量化对比表明,SOC不一致对热一致性的影响最为显著,并联与串联的发热率最大差值分别为6.499 W和1.261 W;容量不一致导致并联电池组最高温度差达到1.222℃,为串联的1.8倍;内阻不一致下,串联电池组温度标准差仅为并联的88%。研究结论表明,串联电池组在单体特征参数差异下均表现出更优的热一致性,而并联模式虽能够释放更多能量,但需通过强化热管理以应对更高的温度波动风险。本研究为电动汽车电池组热模型优化及冷却系统设计提供了关键数据支撑,对提升电池安全性与寿命具有重要参考价值。
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关键词
锂离子电池组
热特性
热一致性
等效电路-热模型
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Keywords
Li-ion battery packs
thermal characteristics
thermal consistency
equivalent circuit-thermal model
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分类号
TM911
[电气工程—电力电子与电力传动]
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