本文關(guān)鍵詞：電動汽車鋰離子電池組散熱特性仿真研究　出處：《重慶交通大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：能源與環(huán)境污染的問題促進(jìn)了新能源汽車技術(shù)的發(fā)展,而鋰離子電池憑借著能量密度大、電池單體電壓高、自放電率低、循環(huán)使用壽命長和無排放污染等優(yōu)點(diǎn)成為新能源汽車優(yōu)先考慮的儲存能源。但是鋰離子電池在使用過程中的熱安全問題一直是阻礙電動汽車發(fā)展的一個瓶頸,所以控制鋰離子電池組的溫度在一定適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)(-20℃~55℃)是電動汽車正常行駛所必須的。本文首先對單體鋰離子電池進(jìn)行研究分析,通過實(shí)驗手段測試了鋰離子電池單體的容量、開路電壓和內(nèi)阻等參數(shù)與溫度的關(guān)系,并計算了其熱物理性參數(shù),由計算得到的參數(shù)建立了電池三維熱模型。模擬了電池在0.5C、1C、2C放電倍率下電池的熱分布,并通過實(shí)驗驗證了模擬結(jié)果的可靠性。并且仿真分析了電池單體在不同表面對流換熱系數(shù)條件下的散熱性能。結(jié)果顯示提高電池表面對流換熱系數(shù)可以降低電池表面溫度。通過對電池單體熱模型的分析擴(kuò)展到電池組,研究由若干個電芯串并聯(lián)起來的電池組的散熱性能。仿真電池組在不同放電倍率條件下的熱分布,結(jié)果發(fā)現(xiàn)小倍率放電時,電池組內(nèi)部電芯溫度分布比較均勻,正極極柱附近溫度相對較高,隨著放電倍率的增大電芯溫差也在逐漸變大。并在此基礎(chǔ)上,還研究了不同外殼材料對電池組散熱性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)表面對流換熱系數(shù)較低時,鋼材質(zhì)的外殼散熱性能略高于其它幾種外殼,但隨著表面對流換熱系數(shù)的增大,外殼材料對電池的散熱性能影響較小。根據(jù)電池組的結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種電池包模型,并提出兩種散熱方式對電池組進(jìn)行散熱分析,散熱方式分別為自然對流散熱和強(qiáng)制風(fēng)冷散熱,運(yùn)用ANSYS FLUENT軟件計算了上述散熱方式對電池組散熱的影響。結(jié)果顯示,在不加任何散熱裝置的自然對流散熱條件下,當(dāng)環(huán)境溫度較高時,電池組生熱溫度超過了鋰離子電池的安全溫度,需采取強(qiáng)制散熱。設(shè)計出兩種強(qiáng)制風(fēng)冷散熱的方案,通過仿真分析發(fā)現(xiàn),方案二的散熱性能明顯優(yōu)于方案一,當(dāng)進(jìn)風(fēng)口空氣流速較低時,電池組內(nèi)部溫差較小,溫度分布比較均勻。最后,對方案二做了進(jìn)一步優(yōu)化,主要優(yōu)化了排氣口位置,通過仿真分析之后發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的方案對電池組最高溫度和最低溫度都有改善,可以明顯改善電池組的散熱性能,有利于提高電池包在使用過程中的安全性和循環(huán)壽命。
[Abstract]:The problem of energy and environmental pollution has promoted the development of new energy vehicle technology, and lithium ion battery with high energy density, high cell voltage, low self-discharge rate. The advantages of long cycle life and no emission pollution have become the priority of energy storage for new energy vehicles, but the thermal safety of lithium ion batteries in the process of use has been a bottleneck to the development of electric vehicles. So it is necessary to control the temperature of lithium-ion battery in a certain range of -20 鈩，

本文編號：1367947