本文關(guān)鍵詞：動力電池熱管式散熱系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電動汽車的發(fā)展關(guān)鍵取決于動力電池技術(shù),動力電池的熱管理技術(shù)是動力電池技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。當前電動車要求動力電池要有較大的比能量、比功率、較高的使用的安全性以及較長的使用壽命。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池已經(jīng)不能滿足人們對電動汽車性能提出的新的要求,而鋰離子動力電池擁有高比能量、使用壽命長,材料更加環(huán)保的特點,解決了電動汽車運行里程短、動力性差、電池使用壽命短等問題。電動汽車持續(xù)在大負載條件下運行時,動力電池將持續(xù)處于大倍率放電狀態(tài)。此時,電池包內(nèi)迅速產(chǎn)生大量熱量,若沒有完善的動力電池熱管理系統(tǒng)將熱量快速有效地散出,就有可能導(dǎo)致電池熱失控、電解液氧化燃燒、甚至爆炸現(xiàn)象的發(fā)生。另外,鋰離子動力電池可使用的工作溫度環(huán)境為-20-60℃,最佳工作溫度范圍為20-50℃,為保證動力電池始終處于較佳的工作溫度范圍,動力電池的熱管理系統(tǒng)是必不可少的。本文歸納總結(jié)了當前電動汽車的發(fā)展狀況,在對國內(nèi)外電動汽車的散熱系統(tǒng)的研究了解基礎(chǔ)上,設(shè)計研究了一套鋰離子動力電池的熱管式散熱系統(tǒng)。該散熱系統(tǒng)以熱管散熱為主,同時輔以自然風掠過熱管散熱翅片進行風冷。本文主要研究工作包括:第一,散熱翅片的設(shè)計。確定電池包具體結(jié)構(gòu)尺寸和其總發(fā)熱量后,進行了散熱翅片的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文選定翅片計算域后,創(chuàng)建翅片計算域的三維實體模型,并進行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分,完成網(wǎng)格獨立性研究,通過FLUENT模擬計算得到翅片散熱能力與翅片間距的規(guī)律,然后確定散熱翅片的數(shù)目。第二,電池包穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計算。分別分析研究了鋰離子動力電池工作電流對電池內(nèi)阻的影響規(guī)律、環(huán)境溫度對電池內(nèi)阻的影響規(guī)律、以及恒流放電條件下電池的溫升特性,并在此基礎(chǔ)上得出本文動力電池的生熱規(guī)律。創(chuàng)建電池包的三維實體模型,并進行網(wǎng)格劃分,對模型進行簡化處理后進行FLUENT的仿真模擬計算,得出穩(wěn)態(tài)計算條件下的電池單體與電池包內(nèi)溫度場分布規(guī)律。第三,電池包的瞬態(tài)數(shù)值模擬計算。根據(jù)汽車實際行駛過程電池的不同放電規(guī)律,設(shè)定不同時間段內(nèi)電池的放電電流值,得出不同時間段內(nèi)電池的生熱規(guī)律,通過FLUENT中的用戶自定義函數(shù)添加電池生熱功率隨時間變化的邊界條件,得出電池溫度隨時間變化規(guī)律。本文所設(shè)計的動力電池熱管式散熱系統(tǒng),很好地解決了動力電池熱管理中電池包內(nèi)溫度過高以及電池單體間溫差較大的難題,為以后動力電池熱管理系統(tǒng)的研究提供了新的思路和方向。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 動力電池 熱管 散熱系統(tǒng)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外電動汽車及其動力電池發(fā)展現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 國內(nèi)外電動汽車發(fā)展狀況12-14
• 1.2.2 國內(nèi)外動力電池技術(shù)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 動力電池散熱系統(tǒng)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 動力電池散熱系統(tǒng)的必要性及其功能17-18
• 1.3.2 車用動力電池散熱系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 熱管散熱技術(shù)20-23
• 1.4.1 熱管結(jié)構(gòu)及散熱的原理20-21
• 1.4.2 熱管冷卻的特點21-23
• 1.5 本文主要內(nèi)容23-24
• 1.6 本章小結(jié)24-25
• 第2章 模擬計算的理論基礎(chǔ)及傳熱分析25-33
• 2.1 計算流體力學基礎(chǔ)25-27
• 2.1.1 計算流體力學的基本控制方程25-27
• 2.2 FLUENT簡介27-29
• 2.2.1 FLUENT的求解方法28
• 2.2.2 FLUENT求解方法的選擇及求解過程28-29
• 2.3 動力電池生熱模型及相關(guān)傳熱分析29-32
• 2.3.1 動力電池單體的生熱速率模型29-30
• 2.3.2 傳熱分析30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 散熱翅片設(shè)計33-43
• 3.1 翅片幾何模型的建立33-37
• 3.1.1 翅片三維布局及二維尺寸33-34
• 3.1.2 翅片計算域的選取34-35
• 3.1.3 翅片網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格質(zhì)量35-36
• 3.1.4 網(wǎng)格獨立性研究36-37
• 3.2 求解器及模型的選擇37-38
• 3.3 翅片模擬計算的邊界條件設(shè)置38-39
• 3.4 翅片模擬計算結(jié)果與分析39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 動力電池包數(shù)值模擬研究43-65
• 4.1 鋰離子電池的特性研究43-46
• 4.1.1 鋰離子電池工作電流對內(nèi)阻的影響43-44
• 4.1.2 溫度對電池內(nèi)阻的影響44-45
• 4.1.3 恒流放電條件下電池溫升特性45-46
• 4.2 電池生熱率計算46-48
• 4.3 電池包數(shù)值模擬計算前處理48-50
• 4.3.1 電池包幾何模型的建立48-49
• 4.3.2 網(wǎng)格劃分49
• 4.3.3 電池包內(nèi)部模擬時的假設(shè)49-50
• 4.4 穩(wěn)態(tài)模型計算50-57
• 4.4.1 求解器物理模型等的設(shè)定50-51
• 4.4.2 邊界條件的設(shè)定51-52
• 4.4.3 電池包溫度場模擬結(jié)果分析52-57
• 4.5 電池包瞬態(tài)模擬計算57-62
• 4.5.1 瞬態(tài)模擬計算的迭代設(shè)定及邊界處理58-59
• 4.5.2 仿真結(jié)果與分析59-62
• 4.6 本章小結(jié)62-65
• 第5章 全文總結(jié)及展望65-67
• 5.1 全文總結(jié)65-66
• 5.2 論文展望66-67
• 參考文獻67-71
• 作者簡介71-72
• 致謝72

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