本文關(guān)鍵詞：風(fēng)冷式動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)技術(shù)數(shù)值研究

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【摘要】：動力電池是電動汽車發(fā)展的三大關(guān)鍵要素之一。電動汽車驅(qū)動動力源是由大量動力電池串并聯(lián)形成的電池組提供。維持動力電池的正常工作,可延長動力電池的使用壽命,進(jìn)而推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。影響電池組性能的關(guān)鍵因素是電池組的溫升和局部溫差,而基于動力電池?zé)峥匮芯康碾姵責(zé)峁芾砑夹g(shù)可實(shí)現(xiàn)動力電池的高效工作。基于現(xiàn)有的風(fēng)冷式電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu),本文提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計思路,在電池組外殼開設(shè)風(fēng)孔,從而改變電池組內(nèi)溫度場分布。在上述優(yōu)化設(shè)計中,本文發(fā)現(xiàn)影響電池組溫升和局部溫差的主要因素是電池組內(nèi)流體流速的分布,因此,提出了基于流體流動阻力的風(fēng)冷網(wǎng)絡(luò)模型,并討論不同設(shè)計結(jié)構(gòu)對流體分配的影響。本文的主要研究結(jié)論如下:(1)電池組外殼開設(shè)風(fēng)孔可有效降低電池組溫升和局部溫差。風(fēng)孔位于與電池組出口相反的位置,即靠近風(fēng)流進(jìn)口處,電池組的冷卻效果最好。在該條件下,進(jìn)口空氣初始質(zhì)量流量為0.0262kg/s時,電池組的溫升和局部溫差僅為28.9K和3.4K,相比于原始設(shè)計模型,最高溫度下降1.84%、局部溫差下降62.9%。(2)增大風(fēng)孔的面積可顯著提高電池組的散熱效果。當(dāng)進(jìn)口空氣初始質(zhì)量流量為0.0218kg/s時,?由0.2增大到1.5,Case 4冷卻模式下電池組溫升下降了3.29K。風(fēng)孔面積與出口面積相等時,電池組散熱效果最佳。對于Case 4冷卻模式,相同的進(jìn)口質(zhì)量流量下,?從1.0增大到1.5時,局部溫差僅下降了0.34K。因此,繼續(xù)增大風(fēng)孔面積對散熱性能沒有明顯的改善。(3)進(jìn)口空氣初始溫度的增大使得電池組溫升線性增加,但對電池組局部溫差影響較小;電池間冷卻流道體積的增大可降低電池組局部溫差,但對電池組溫升影響較小。當(dāng)?從0.53增大到0.96時,初始進(jìn)口流量為0.0262kg/s時,電池組最大溫升變化幅度為0.26K。(4)流阻網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于風(fēng)冷式電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計時,摩擦阻力損失的影響不能忽略;增大導(dǎo)流板傾斜角度可減小流道間的速度差,使得流體在流道內(nèi)的分配更加均勻,導(dǎo)流板角度從0度增大到7度時,電池流道間的最大流速差由6.32m/s減小為0.82m/s;增大電池間間距可以提高流體的分配效果,但對最大流速的影響較小。
【關(guān)鍵詞】：動力電池 電動汽車 風(fēng)冷 熱管理系統(tǒng) 流阻 網(wǎng)絡(luò)模型
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;U469.72
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12-14
• 1.2 電動汽車概述14-16
• 1.2.1 電動汽車介紹14
• 1.2.2 電池?zé)峁芾砑夹g(shù)14-16
• 1.3 風(fēng)冷式電池?zé)峁芾砑夹g(shù)16-22
• 1.3.1 風(fēng)冷式熱管理介紹16-17
• 1.3.2 風(fēng)冷式熱管理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.4 研究意義及主要工作22-23
• 1.4.1 研究意義22
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容22-23
• 1.5 本章小結(jié)23-24
• 第二章 鋰離子動力電池性能研究24-34
• 2.1 引言24-25
• 2.2 電池工作原理分析25-26
• 2.3 電池基本性能分析26-32
• 2.3.1 電池放電特性27-28
• 2.3.2 電池內(nèi)阻28-29
• 2.3.3 電池電壓29-30
• 2.3.4 電池內(nèi)部產(chǎn)熱量30-32
• 2.4 電池組均勻性分析32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 增設(shè)風(fēng)孔的風(fēng)冷式電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)數(shù)值模擬34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 物理模型35-37
• 3.2.1 原始設(shè)計模型35-36
• 3.2.2 改進(jìn)后的模型36-37
• 3.3 數(shù)學(xué)模型37-41
• 3.3.1 模型選擇37-38
• 3.3.2 條件假設(shè)38-39
• 3.3.3 邊界條件39
• 3.3.4 控制方程39-40
• 3.3.5 求解過程40-41
• 3.4 模型驗(yàn)證與分析41-42
• 3.5 計算結(jié)果及討論42-49
• 3.5.1 風(fēng)孔位置對電池組冷卻性能的影響42-44
• 3.5.2 風(fēng)孔大小對電池組冷卻性能的影響44-46
• 3.5.3 進(jìn)口空氣溫度對電池組冷卻性能的影響46-47
• 3.5.4 冷卻通道體積對電池組冷卻性能的影響47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 基于流阻分析的風(fēng)冷網(wǎng)絡(luò)模型50-66
• 4.1 引言50-51
• 4.2 流阻網(wǎng)絡(luò)模型分析51-58
• 4.2.1 流阻網(wǎng)絡(luò)模型介紹51
• 4.2.2 數(shù)學(xué)模型51-52
• 4.2.3 流阻模型52-55
• 4.2.4 阻力系數(shù)的確定55-58
• 4.3 模型驗(yàn)證58-61
• 4.3.1 不考慮沿程阻力的影響58-60
• 4.3.2 考慮沿程阻力和局部阻力共同作用的影響60-61
• 4.4 計算結(jié)果及討論61-65
• 4.4.1 導(dǎo)流板角度計算結(jié)果分析61-63
• 4.4.2 電池間間距計算結(jié)果分析63-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 工作總結(jié)66-67
• 5.2 工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 攻讀碩士期間取得的研究成果74-75
• 致謝75-76
• 附件76

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