【摘要】：隨著環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排工作的不斷推進(jìn),電動(dòng)汽車的政策激勵(lì)和市場(chǎng)需求日益增大。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿υ?其工作性能與溫度緊密相關(guān),溫度的高低直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)力性和安全性。保持電池組在合理的溫度區(qū)間內(nèi)工作,同時(shí)減小電池單體之間的溫度差異,對(duì)保障電動(dòng)汽車的使用安全性、提高電池的充放電性能具有重要意義。以方形磷酸鐵鋰電池為研究對(duì)象,分析其熱特性,基于ANSYS/Fluent建立電池單體的熱力學(xué)仿真模型,通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證模型的有效性。利用ADVISOR建立純電動(dòng)汽車仿真模型和鋰離子電池組的生熱速率模型,分析電池組的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)性能。設(shè)計(jì)熱管理系統(tǒng)的風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu),根據(jù)ANSYS/Fluent仿真得到的溫度場(chǎng)分布,分析冷卻氣體的不同流速和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)散熱效果的影響。設(shè)計(jì)熱管理系統(tǒng)各模塊功能,確定溫度采集模塊、高溫散熱模塊與低溫加熱模塊的方案和結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)控制電路,制定散熱與加熱溫度控制策略;搭建電池組熱管理信息系統(tǒng),使用戶及時(shí)掌握電池組工作狀況。通過改變冷卻氣體的流速、調(diào)整單體電池之間的氣流通道間距、改變進(jìn)風(fēng)角度,對(duì)散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)優(yōu)化后有效地提高了電池箱的散熱效果,改善了電池單體之間的溫度不一致性。通過熱管理系統(tǒng)控制風(fēng)機(jī)和加熱膜,使電池組工作在合適的溫度范圍內(nèi),提高電池組的散熱效率和低溫性能;信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示各模塊的工作參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài),為合理的使用操作提供信息支持。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U469.72
【圖文】：

S沃藍(lán)達(dá)E6三元 磷酸鐵鋰 磷 軟包 方形 15Ah 70Ah LGC BYD 56km 70km 熱管理系統(tǒng)意義占有率連年升高，其安全性問題引起了人生的純電動(dòng)汽車自燃事故 50 余起，創(chuàng)下了汽車的自燃是由動(dòng)力電池在充電或行駛過源汽車市場(chǎng)發(fā)展面臨的最大威脅[13]。圖 故的現(xiàn)場(chǎng)。

豐田普瑞斯混合動(dòng)力型 日本 強(qiáng)制風(fēng)冷特斯拉 Roadster 美國(guó) 液體冷卻雪鐵龍 Berlingo 法國(guó) 液體冷卻大眾 Golf 德國(guó) 液體冷卻1.3.3 基于風(fēng)冷散熱的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究現(xiàn)狀按照氣體在電池組中流動(dòng)路線的不同，風(fēng)冷散熱可以分為串聯(lián)通風(fēng)與并聯(lián)通風(fēng)兩種形式。圖 1.4 所示為兩種不同通風(fēng)方式的氣體流向示意圖。串聯(lián)通風(fēng)結(jié)構(gòu)中的冷卻氣體從第一塊電池起依次經(jīng)過每一塊電池，并與電池單體進(jìn)行熱交換，這導(dǎo)致對(duì)下游電池進(jìn)行散熱的氣體溫度已明顯超過流經(jīng)上游電池的冷卻氣體溫度，散熱效果逐級(jí)遞減，大大增加電池單體之間的溫度不一致性。并聯(lián)通風(fēng)時(shí)，楔形引流板能夠均衡每一塊電池單體受到的壓力，一定程度上改善各單體電池之間空氣流量分布不均勻的情況[24]，減少溫度差異。新一代的豐田 Prius 就采用了這種并行通風(fēng)的結(jié)構(gòu)，這種通道設(shè)計(jì)確保了吹過不同電池單體的空氣流量基本一致，進(jìn)而保證整體溫度場(chǎng)分布的一致性。

.1.1 方形磷酸鐵鋰電池的基本結(jié)構(gòu)方形磷酸鐵鋰電池是一種以磷酸鐵鋰為正極材料、由鋁殼或鋼殼包裹的動(dòng)力電池池內(nèi)部由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和集流體等主要部分組成[33]。鋰離子電池通過正負(fù)極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，將電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換。集流體相正負(fù)極上的導(dǎo)電骨架，將活性物質(zhì)產(chǎn)生的微小電流匯聚起來，形成較大電流后向出，正、負(fù)極分別采用導(dǎo)電性能較好的鋁、銅材料作為集流體。電解液在正負(fù)極充當(dāng)離子載體的角色，輸送 Li+使正負(fù)極之間產(chǎn)生電流。隔膜的存在不僅起到了正負(fù)極的作用，還能確保只有鋰離子通過，阻擋自由電子，防止電池內(nèi)部形成電路.1.2 方形磷酸鐵鋰電池的工作原理鋰離子電池的充放電實(shí)際上就是 Li+在電池正負(fù)極上嵌入與嵌出，以及等量電正負(fù)極之間的往返遷移。磷酸鐵鋰電池的工作原理如圖 2.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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