發(fā)布時間：2017-05-03 08:13

  本文關(guān)鍵詞：電動車鋰電池熱管理系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電動汽車作為一種清潔、高效、低污染的新能源汽車，在國內(nèi)外得到了飛速的發(fā)展。但是受到動力電池技術(shù)的限制，與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，在續(xù)駛里程、加速性能、爬坡性能以及安全性能等方面還存在一定的差距，因此，高功率、高容量以及高安全成為了當前動力電池研究的發(fā)展方向。 動力電池的技術(shù)性能突破受到許多外界條件的限制，尤其是溫度條件的制約，良好的運行溫度是動力電池安全、高效工作的前提，本文針對動力電池熱管理系統(tǒng)分別從電池單體、電池模塊、電池包三個方面展開研究，即電池單體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化、電池模塊液體冷卻結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計、電池包整體結(jié)構(gòu)模型的搭建。 在電池單體結(jié)構(gòu)模型的簡化以及熱特性分析過程中，首先對實際的電池單體進行拆解實驗和簡化建模，針對每個部分的材料屬性以及熱源部分在不同放電倍率條件下的產(chǎn)熱功率進行總結(jié)。利用實驗數(shù)據(jù)驗證了簡化模型的正確性和實用性，結(jié)果表明電池單體處于充放電階段時，仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)之間的誤差在10%以內(nèi)。同時，使用CFD軟件模擬了不同情況下電池單體的溫度變化情況，結(jié)果表明電池單體內(nèi)部最高溫度點處于電池內(nèi)部中心偏下的部位，表面溫度遠低于內(nèi)部最高溫度；并且隨著放電倍率的增加，電池單體最高溫度、表面換熱系數(shù)都有不同程度的提升。當放電倍率大于1.93C時，電池單體內(nèi)部最高溫度可以達到40℃。而且5C放電情況下，環(huán)境溫度為10℃時，電池單體內(nèi)部最高溫度可以超過40℃，環(huán)境溫度為30℃時，電池單體內(nèi)部最高溫度可以超過60℃。本文還分析了輻射換熱以及接觸熱阻對電池熱特性的影響，研究表明低倍率放電情況下，輻射換熱對電池熱特性的影響不明顯，但接觸熱阻對電池產(chǎn)熱能力的影響不能忽視，仿真數(shù)據(jù)顯示當電池5C放電時，與不考慮接觸熱阻的情況相比，電池內(nèi)部最高溫度可以上升39.03℃。 在電池模塊液體冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，，本文在原有空氣冷卻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對液體冷卻結(jié)構(gòu)原始模型進行了構(gòu)建，并且在恒功率放電的情況下比較了兩種不同冷卻方式的散熱效果。研究結(jié)果表明采用液體冷卻結(jié)構(gòu)方式可以將原始模型的最高溫度控制在40℃以下，模塊內(nèi)部最大溫度差異在5℃以內(nèi)，而空氣冷卻結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)理想的冷卻，模塊內(nèi)部最高溫度以及最大溫差都超過了電池理想工作溫度范圍。本文設(shè)計了四種冷卻結(jié)構(gòu)以優(yōu)化冷卻效果，對比分析了四種液體冷卻結(jié)構(gòu)模型的流動和換熱特性，結(jié)果表明在等入口速度的情況下，并行結(jié)構(gòu)的完全冷卻系統(tǒng)進出口壓降大約是原始結(jié)構(gòu)的1/9，整體的最高溫度控制在40℃左右，最大溫差在3℃內(nèi)；在并行冷卻結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建了實際應(yīng)用模型，并根據(jù)電池包內(nèi)部空間尺寸，對實際應(yīng)用模型進行了結(jié)構(gòu)改進和優(yōu)化，最終得到性能最佳的結(jié)構(gòu)模型。 在電池包整體結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建中，根據(jù)電動汽車后備箱的結(jié)構(gòu)尺寸構(gòu)建了電池包整體結(jié)構(gòu)模型，闡述了模型中各個組成部分在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的優(yōu)勢。最后對電池包內(nèi)部的雙電池模塊組以及四電池模塊組的內(nèi)部流動特性進行了初步分析。
【關(guān)鍵詞】：熱管理系統(tǒng) 電池單體 電池模塊 電池包 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及意義11-15
• 1.1.1 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-12
• 1.1.2 動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢12-14
• 1.1.3 動力電池熱管理系統(tǒng)研究意義14-15
• 1.2 動力電池國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 電池單體產(chǎn)熱模型研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 電池單體熱特性研究17-18
• 1.2.3 電池模塊及電池包散熱結(jié)構(gòu)形式的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本文研究內(nèi)容20-21
• 第2章 鋰離子電池溫度場研究原理與實驗研究21-33
• 2.1 鋰離子電池結(jié)構(gòu)特點及工作原理21-23
• 2.1.1 鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)21-22
• 2.1.2 鋰離子電池的工作原理22-23
• 2.2 鋰離子電池熱特性分析及熱物理參數(shù)的計算23-28
• 2.2.1 鋰離子電池熱特性分析23-25
• 2.2.2 比熱容的測量及計算方法25-26
• 2.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)的測量及計算方法26-28
• 2.3 實驗研究28-30
• 2.3.1 實驗儀器28-29
• 2.3.2 實驗方案及控制策略29
• 2.3.3 實驗結(jié)果分析29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-33
• 第3章 電池單體發(fā)熱特性研究33-53
• 3.1 電池單體特征參數(shù)及模型化33-36
• 3.1.1 電池型號及相關(guān)參數(shù)33-34
• 3.1.2 電池模型簡化34-35
• 3.1.3 電池各部分產(chǎn)熱量計算35-36
• 3.2 電池單體溫度場仿真分析36-51
• 3.2.1 模型構(gòu)建與網(wǎng)格劃分36-38
• 3.2.2 模型理論分析38-39
• 3.2.3 模型驗證39-41
• 3.2.4 放電倍率對電池單體發(fā)熱特性的影響41-45
• 3.2.5 環(huán)境溫度對電池單體熱特性的影響45-47
• 3.2.6 輻射換熱對電池單體熱特性的影響47-48
• 3.2.7 接觸熱阻對電池單體熱特性的影響48-51
• 3.3 本章小結(jié)51-53
• 第4章 電池組模塊設(shè)計與散熱特性分析53-75
• 4.1 原車配置結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建以及模型選取53-62
• 4.1.1 原車配置結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建53-56
• 4.1.2 原車配置結(jié)構(gòu)模型的改進56-62
• 4.2 應(yīng)用模型構(gòu)建以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化62-70
• 4.2.1 電池模塊結(jié)構(gòu)分析62-63
• 4.2.2 電池模塊結(jié)構(gòu)優(yōu)化63-68
• 4.2.3 最優(yōu)化模型構(gòu)建68-70
• 4.3 電池包結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建以及內(nèi)部流動特性分析70-74
• 4.3.1 電池包結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建70-72
• 4.3.2 電池包內(nèi)部流動特性分析72-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第5章 工作總結(jié)及展望75-79
• 5.1 工作總結(jié)75-76
• 5.2 展望76-77
• 5.3 創(chuàng)新點77-79
• 參考文獻79-85
• 作者簡介及科研成果85-86
• 致謝86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林成濤;李騰;陳全世;;錳酸鋰動力蓄電池散熱影響因素分析[J];兵工學報;2010年01期

2 孫艷芝;潘軍青;萬平玉;許淳淳;劉小光;;低溫離子交換法合成鎳酸鋰及其電化學性能[J];北京化工大學學報(自然科學版);2006年05期

3 張賓;林成濤;陳全世;;電動汽車用LiFePO_4/C鋰離子蓄電池性能[J];電源技術(shù);2008年02期

4 李騰;林成濤;陳全世;;鋰離子電池熱模型研究進展[J];電源技術(shù);2009年10期

5 方佩敏;;新型磷酸鐵鋰動力電池[J];今日電子;2007年09期

6 楊亞聯(lián);張昕;李隆鍵;秦大同;胡明輝;;混合動力汽車用鎳氫電池的散熱結(jié)構(gòu)分析[J];重慶大學學報;2009年04期

7 吳忠杰;張國慶;;混合動力車用鎳氫電池的液體冷卻系統(tǒng)[J];廣東工業(yè)大學學報;2008年04期

8 吳凱;張耀;曾毓群;楊軍;;鋰離子電池安全性能研究[J];化學進展;2011年Z1期

9 李哲;韓雪冰;盧蘭光;歐陽明高;;動力型磷酸鐵鋰電池的溫度特性[J];機械工程學報;2011年18期

10 費朝輝;王學林;凌玲;胡于進;;基于CFD的鋰離子動力電池箱散熱分析[J];機械與電子;2012年07期

  本文關(guān)鍵詞：電動車鋰電池熱管理系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：342672