發(fā)布時間：2017-04-26 23:04

  本文關(guān)鍵詞：電動汽車用鋰離子電池?zé)崽匦约吧嵫b置的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池以其優(yōu)越的性能廣泛應(yīng)用于電動汽車中，然而，工作過程當(dāng)中鋰離子電池產(chǎn)熱明顯，如果不及時散熱，很容易引起電池內(nèi)部的熱量堆積導(dǎo)致電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障以及安全事故的發(fā)生。因此，開發(fā)合理有效的鋰離子電池組熱管理系統(tǒng)，對于提高電動汽車安全性至關(guān)重要。本文基于鋰離子電池產(chǎn)熱機理，建立鋰離子電池?zé)嵝?yīng)模型，模擬不同使用條件下鋰離子電池的溫度特性，并針對不同散熱裝置模型進行仿真分析并進一步優(yōu)化設(shè)計，以提高鋰離子電池組散熱性能。本文主要研究內(nèi)容如下： （1）通過查閱文獻，系統(tǒng)總結(jié)了電動汽車電池?zé)峁芾砑夹g(shù)研究現(xiàn)狀；從電池安全性以及使用壽命的角度，對比分析現(xiàn)有車用動力蓄電池類型以及結(jié)構(gòu)特點，確定26650型號圓柱形LiFePO4鋰電池作為研究對象，闡述鋰離子電池反應(yīng)原理以及產(chǎn)熱機理，并對電池?zé)崽匦赃M行分析。 （2）建立鋰離子電池?zé)嵝?yīng)模型，利用ANSYS軟件仿真分析了自然對流情況下鋰離子電池的熱特性，研究了相同環(huán)境溫度、不同放電倍率下電池溫升情況以及在相同放電倍率、不同環(huán)境溫度下的溫升情況；并進一步模擬了15A脈沖放電工況的電池?zé)崽匦�，通過對比試驗數(shù)據(jù)，，驗證了熱效應(yīng)模型的合理性。 （3）以鋰離子電池?zé)嵝?yīng)模型為基礎(chǔ)，建立電池單體以及電池組風(fēng)冷散熱裝置模型，模擬了強制風(fēng)冷下散熱裝置的速度和溫度特性，并針對錯列布置以及添加導(dǎo)流板兩種優(yōu)化方案進行仿真分析。結(jié)果表明：兩種優(yōu)化方案均可改善鋰離子電池組散熱情況，扇葉狀導(dǎo)流板能將電池組內(nèi)溫差控制在5℃之內(nèi)，滿足電池組內(nèi)部溫度均勻性使用要求。 （4）鑒于風(fēng)冷散熱系統(tǒng)中沿著風(fēng)道流動方向電池組內(nèi)溫度不一致性問題，設(shè)計了一種應(yīng)用于液體冷卻的電池散熱裝置，該散熱裝置主要包括導(dǎo)熱套筒以及基于流向設(shè)計的冷卻繞管。通過對該散熱系統(tǒng)模擬仿真，結(jié)果表明：在10C放電工況下，電池內(nèi)部溫差只有3℃，液冷散熱裝置起到很好的冷卻效果。 上述研究結(jié)果可為電動車用鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究及設(shè)計提供參考。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 鋰離子電池 熱管理 ANSYS
【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】：2014
【分類號】：TM912;U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 電動汽車用蓄電池及其熱管理系統(tǒng)12-16
• 1.2.1 電動汽車用動力蓄電池介紹12-15
• 1.2.2 電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)15-16
• 1.3 電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究進展16-21
• 1.3.1 風(fēng)冷散熱系統(tǒng)16-18
• 1.3.2 液冷散熱系統(tǒng)18-19
• 1.3.3 相變材料應(yīng)用散熱系統(tǒng)19-20
• 1.3.4 其他熱管理系統(tǒng)20-21
• 1.4 主要研究內(nèi)容21-22
• 第二章 電動車用鋰離子電池?zé)崽匦?/span>22-31
• 2.1 電動車用動力電池基本性能指標(biāo)22-24
• 2.2 電動車用鋰離子電池結(jié)構(gòu)24-26
• 2.2.1 方形鋰離子電池24-25
• 2.2.2 圓柱形鋰離子電池25-26
• 2.3 LiFePO_4電池生熱原理26-29
• 2.3.1 LiFePO_4電池化學(xué)反應(yīng)原理26-27
• 2.3.2 LiFePO_4電池生熱原理分析27-29
• 2.4 LiFePO_4電池?zé)崽匦苑治?/span>29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 鋰離子電池?zé)嵝?yīng)模型31-50
• 3.1 鋰離子電池數(shù)值模型31-36
• 3.1.1 傳熱基本方式31-33
• 3.1.2 電池散熱模型33-36
• 3.2 鋰離子電池物理模型36-47
• 3.2.1 模型簡化36-37
• 3.2.2 實體建模37-38
• 3.2.3 仿真分析38-47
• 3.3 鋰離子電池?zé)嵝?yīng)模型驗證47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 鋰離子電池散熱裝置 CFD 仿真分析50-61
• 4.1 幾何模型建立及網(wǎng)格劃分50-52
• 4.1.1 幾何模型建立50-51
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件類型51-52
• 4.2 選擇計算模型52-54
• 4.2.1 流體區(qū)域及求解控制器設(shè)置52-53
• 4.2.2 湍流模型選擇53-54
• 4.3 計算工況與邊界條件設(shè)定54-55
• 4.4 鋰離子電池散熱裝置仿真分析55-59
• 4.4.1 速度場分析55-57
• 4.4.2 溫度場分析57-59
• 4.4.3 流速對散熱效果的影響59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 第五章 圓柱形鋰離子電池組散熱系統(tǒng)設(shè)計61-77
• 5.1 電池組初步設(shè)計方案61-65
• 5.1.1 電池組結(jié)構(gòu)61-62
• 5.1.2 仿真結(jié)果分析62-65
• 5.2 電池組錯列布置方案65-68
• 5.2.1 電池組結(jié)構(gòu)65-66
• 5.2.2 仿真結(jié)果分析66-68
• 5.3 電池組導(dǎo)流板方案68-72
• 5.3.1 電池組結(jié)構(gòu)69
• 5.3.2 仿真結(jié)果分析69-72
• 5.4 液體冷卻分析72-75
• 5.4.1 液冷散熱裝置72-73
• 5.4.2 仿真結(jié)果分析73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-77
• 總結(jié)與展望77-79
• 參考文獻79-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果84-85
• 致謝85-86
• 附件86

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：電動汽車用鋰離子電池?zé)崽匦约吧嵫b置的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：329397