本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車鋰電池溫度場研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文在總結(jié)純電動(dòng)汽車熱管理研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出鋰離子電池組熱管理的目標(biāo)是使電池組工作在最佳溫度范圍20℃--40℃內(nèi)且均勻,超出溫度范圍會(huì)使電池性能大幅度下降甚至發(fā)生安全隱患。通過準(zhǔn)確的熱電耦合模型計(jì)算電池的溫度場顯得尤為重要。本文研究對(duì)象是國產(chǎn)某型純電動(dòng)汽車用鋰電池,基于電池物性參數(shù)和生熱原理建立電池的導(dǎo)熱微分方程,利用中心差分法求解三維非穩(wěn)態(tài)有內(nèi)熱源的能量方程,并運(yùn)用MATLAB編寫程序計(jì)算70A放電一小時(shí)后,電池外表面溫度與實(shí)際測(cè)量溫度不超過3℃。利用ANSYS建立電池單體熱電耦合模型,模擬計(jì)算自然對(duì)流下70A放電一小時(shí)后,電池溫度場與實(shí)驗(yàn)溫差不超過2℃。從散熱面、對(duì)流系數(shù)、外殼材料分析溫度場的變化,三種因素的合理選擇和有效組合有利于電池單體的散熱,其中散熱面的影響最大。以電池組單體最高溫度平均值達(dá)到最低為目標(biāo)函數(shù),利用ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊和參數(shù)化程序語言APDL對(duì)電池組單體排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化結(jié)果顯示在1C放電至熱平衡工況時(shí),6×2的排列結(jié)構(gòu)散熱效果最好,使電池組的最高溫由41.2℃降至31.3℃。運(yùn)用此結(jié)構(gòu)分析一種惡劣工況即周圍空氣溫度40℃電池箱的散熱情況,電池箱的最高溫接近工作溫度的上限,由此對(duì)于能持續(xù)大功率充放電的純電動(dòng)汽車,必須進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。運(yùn)用優(yōu)化結(jié)構(gòu)提出一個(gè)電池箱強(qiáng)制通風(fēng)的方案,進(jìn)過多次改進(jìn),最后使得在惡劣工況進(jìn)氣溫度313K,風(fēng)速15m/s條件下,電池組內(nèi)最高溫度被控制在55℃以下,同時(shí)保證電池溫度的一致性。
【關(guān)鍵詞】：純電動(dòng)汽車 鋰離子電池 電池組 溫度場 散熱 排列 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U469.72;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 純電動(dòng)汽車的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀12-14
• 1.2 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池簡介14-16
• 1.2.1 鉛酸電池14
• 1.2.2 鎳氫電池14-15
• 1.2.3 鋰離子電池15-16
• 1.2.4 石墨烯電池16
• 1.3 純電動(dòng)汽車電池組熱管理16-21
• 1.3.1 純電動(dòng)汽車熱管理的意義17-18
• 1.3.2 純電動(dòng)汽車熱管理的方法18-19
• 1.3.3 電池組熱管理的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 本論文任務(wù)21-23
• 第二章 鋰離子電池的熱物性參數(shù)23-30
• 2.1 動(dòng)力電池的基本性能參數(shù)23-24
• 2.2 某型鋰離子電池的性能參數(shù)24-27
• 2.3 某型鋰離子電池?zé)嵛镄詤?shù)27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 鋰電池單體內(nèi)部溫度場研究及數(shù)值計(jì)算30-41
• 3.1 鋰電池單體生熱原理30-31
• 3.2 鋰電池單體生熱量31-32
• 3.3 鋰電池單體的數(shù)學(xué)模型32-36
• 3.3.1 導(dǎo)熱基本理論32-34
• 3.3.2 電池單體的數(shù)學(xué)模型34-36
• 3.4 鋰離子單體電池?cái)?shù)值模擬36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 鋰電池單體熱電模型建立及分析41-54
• 4.1 ANSYS熱電耦合分析41-43
• 4.2 建立單體熱電耦合模型43-44
• 4.3 鋰電池單體的仿真計(jì)算44-46
• 4.4 不同因素下鋰電池溫度場分析46-52
• 4.4.1 不同散熱面的影響46-50
• 4.4.2 不同對(duì)流換熱系數(shù)的影響50-51
• 4.4.3 不同外殼的影響51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 第五章 鋰電池組散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)54-66
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論54-57
• 5.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論54-55
• 5.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程55-57
• 5.2 生成電池組分析文件57-59
• 5.3 構(gòu)建電池組優(yōu)化控制文件59-60
• 5.4 優(yōu)化算法分析及求解60-63
• 5.5 電池箱惡劣工況下的散熱分析63-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 第六章 電池箱強(qiáng)制風(fēng)冷設(shè)計(jì)66-74
• 6.1 電池箱通風(fēng)道的設(shè)計(jì)66-67
• 6.2 電池箱流固耦合模型的建立67-70
• 6.2.1 湍流模型的選擇68-70
• 6.3 散熱結(jié)果分析70-72
• 6.4 改進(jìn)設(shè)計(jì)72-73
• 6.5 本章小結(jié)73-74
• 第七章 總結(jié)與展望74-76
• 7.1 本文主要工作及結(jié)論74-75
• 7.2 研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-81
• 附錄81-83

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本文編號(hào)：257657