本文關(guān)鍵詞：純電動汽車鋰離子電池模塊設(shè)計及熱特性分析

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【摘要】：環(huán)境污染和能源的短缺,是當今汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的兩大重要挑戰(zhàn)。各國汽車廠商也都相繼著手大力發(fā)展新能源汽車,我國更是把新能源汽車作為國家戰(zhàn)略。純電動汽車作為一種只依靠電力作為驅(qū)動能源的車輛,具有低噪音、零排放、結(jié)構(gòu)簡單的特點,是目前被認為最具發(fā)展前景的新能源汽車之一。純電動汽車的電池技術(shù)一直是電動汽車的幾大關(guān)鍵技術(shù)之一,安全性好、高能量密度、穩(wěn)定的性能以及良好的溫度一致性是優(yōu)秀的電池組的必備的特質(zhì)。本文以長豐集團博士后項目(電動汽車鋰離子電池成組技術(shù)研究)作為依托,以某公司生產(chǎn)的聚合物軟包三元鋰離子電池作為對象,通過實驗和仿真相結(jié)合的方法,從熱的角度進行單體電池和電池模組等方面研究和設(shè)計。主要完成了以下工作:(1)分析了單體結(jié)構(gòu)和原理,通過實驗的方法研究了電池的溫度對其內(nèi)阻、電壓、壽命、充放電性能、荷電保持能力、安全性能等各方面性能的影響;為研究單體電池放電期間的發(fā)熱情況,進行了不同放電電流下單體電池分別在絕熱和自然散熱兩種條件下的溫升檢測試驗。(2)基于單體電池的特性,設(shè)計了兩種不同散熱設(shè)計的電池模塊,試制了電池模塊的樣品;結(jié)合電池模塊的設(shè)計原則,詳細分析了兩種方案的優(yōu)缺點。(3)分析了鋰離子動力電池的生熱和傳熱機理,并通過Bernardi等建立的電池生熱速率模型計算動力電池生熱速率,應用ANSYS/workbench軟件分析計算了單體電池在不同放電倍率下電池的溫升情況,分析了不同環(huán)境溫度下單體電池的溫升情況。(4)建立了采用兩種不同散熱設(shè)計的電池模塊的熱仿真模型,應用ANSYS/workbench軟件,分析了不同模塊在不同放電倍率下的溫度場分布情況和溫升情況;通過對8并12串電池模塊進行不同放電倍率下的溫度檢測試驗,驗證了模塊熱仿真的準確性;仿真分析了模塊拓展后的多個方案的放電溫升情況;最后介紹了由采用8并12串的電池模塊構(gòu)成的電池組。
【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 三元鋰離子電池 模塊設(shè)計 熱仿真
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 電動汽車概述11-17
• 1.2.1 關(guān)于電動汽車11-13
• 1.2.2 國外純電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 國內(nèi)純電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 制約電動汽車發(fā)展的因素16-17
• 1.3 電動汽車動力電池概述17-20
• 1.4 本文的研究內(nèi)容20-21
• 第2章 電池熱特性分析21-35
• 2.1 動力電池相關(guān)的術(shù)語21-22
• 2.2 電池的結(jié)構(gòu)和原理22-25
• 2.3 溫度對于電池性能影響的研究25-30
• 2.4 單體電池放電溫升研究30-34
• 2.4.1 單體電池絕熱溫升試驗31-32
• 2.4.2 單體電池自然散熱溫升試驗32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 電池模塊成組設(shè)計35-45
• 3.1 電池模塊簡介35-36
• 3.2 電池模塊設(shè)計原則36-37
• 3.3 電池模塊的機械設(shè)計37-40
• 3.3.1 電池模塊A樣機的機械設(shè)計37-38
• 3.3.2 電池模塊B樣機的機械設(shè)計38-40
• 3.4 電池模塊的電連接設(shè)計40-42
• 3.4.1 電池模塊A樣機電連接設(shè)計41-42
• 3.4.2 電池模塊B樣機電連接設(shè)計42
• 3.5 對比分析42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 電動汽車電池熱模型的建立45-58
• 4.1 電池熱特性試驗與仿真分析的意義45
• 4.2 鋰電池導熱機理45-46
• 4.3 鋰離子電池導熱微分方程的建立46-50
• 4.3.1 直角坐標系下的三維熱模型47-48
• 4.3.2 柱坐標系下的三維熱模型48-49
• 4.3.3 球坐標系中的三維熱模型49
• 4.3.4 仿真軟件ANSYS介紹49-50
• 4.4 鋰離子電池的生熱機理及各物性參數(shù)的獲取50-53
• 4.4.1 鋰離子電池的產(chǎn)熱機理50-52
• 4.4.2 各物性參數(shù)的獲取52
• 4.4.3 初始條件和邊界條件52-53
• 4.5 單體電池的模型建立與仿真分析53-57
• 4.5.1 單體電池模型的建立54-55
• 4.5.2 相同環(huán)境溫度不同放電倍率熱仿真結(jié)果分析55-56
• 4.5.3 不同環(huán)境溫度同放電倍率熱仿真分析56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第5章 純電動汽車電池模組分析58-72
• 5.1 電池模塊仿真建模思想58
• 5.2 電池模塊A樣機電池模塊熱分析58-60
• 5.3 電池模塊B樣機特性分析60-66
• 5.3.1 電池模塊B樣機放電溫升仿真分析60-62
• 5.3.2 電池模塊B樣機放電溫升實驗驗證62-65
• 5.3.3 不同溫度環(huán)境下電池模塊仿真分析65-66
• 5.4 模塊橫向擴展后的熱特性分析66-67
• 5.5 深坑鋁板與淺坑鋁板對電池放電溫升的研究67-69
• 5.6 電池模塊成組69-71
• 5.7 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 附錄A（在校期間的研究成果）79

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本文編號：1090986