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日渐严峻的能源危机及环境问题,使得新能源技术成为当今研究热点。作为理想新能源动力源的锂离子电池在新能源车上得到广泛的运用。先进的动力锂离子电池管理系统(Battrery Management System,BMS)对复杂车载状况下的新能源汽车的动力电池系统的高效性、安全性和可靠性至关重要,而对动力锂离子电池的建模方法、充放电性能以及热行为的研究是建立先进的BMS的基础。目前,车载BMS的电池建模方法局限于等效电路法,集中参数的等效电路法无法精确地描述动力电池在复杂车况下的实时状况,因此,建立高保真的电池数值模型,反映实时工况下的动力锂离子状态尤为重要。同时,动力锂离子电池在不同的工况下会表现出不同的特性,为达到对电池系统的安全性、可靠性和高效率性的有效控制,有必要对动力锂离子电池在不同工况下的充放电特性进行研究。此外,动力锂离子电池的热行为是影响动力锂离子电池安全性的关键,对动力锂离子电池热行为的研究是提高动力锂离子电池安全性、可靠性的关键技术。本文基于动力锂离子电池的研究现状,针对上述问题展开了系统性的研究。基于电化学机理以及了热力学原理,建立了某款动力锂离子电池高保真的电化学-热耦合模型,在电化学-热耦合模型的基础上结合实验分析了动该款力锂离子电池在循环充放电下的电池特性以及热行为,其主要工作及研究成果如下:(1)建立了某款新能源车的动力锂离子电池的高保真电化学-热耦合模型。为确保模型精度,电化学-热耦合模型全面考虑了模型参数的动态变化对模型精度的影响,并进行了一定的修正。电化学模型在一次充放电下对模型内阻进行了补偿,在循环充放电工况下,综合考虑了模型的副反应对模型精度的影响。对耦合的电化学-热耦合模型进行了城市道路循环(Urban Dynamometer Driving Schedule,UDDS)实验验证,实验结果证实数值模型结果真实可靠。(2)研究了动力锂离子电池在循环充放电下的电池特性。基于电化学-热耦合模型分析了动力锂离子电池循环工况下的容量特性、极化电压特性和开路电压特性。采用HPPC实验分析了动力锂离子电池的内阻特性,通过调整电化学-热耦合模型参数分析了循环充放电工况下动力锂离子电池微观粒子特性。(3)模拟了动力锂离子电池在工作状况下的热行为特性。通过有限元法计算出了该款动力锂离子电池在不同工况下的温度分布,分析了不同充放电状态,不同充放电电流下的温度分布差异。