隨著節(jié)能環(huán)保的思想深入人心,電動汽車將會成為未來的主流交通工具。鋰離子動力電池作為純電動汽車的主流動力源,具有環(huán)保、低自放電率、長循環(huán)壽命等優(yōu)勢。鋰離子動力電池是整車的核心部件,在充放電過程中其由于自身的特性會產(chǎn)生大量的熱量。這些熱量若不能快速地散發(fā)出去,會導(dǎo)致鋰電池組的溫度急劇上升,嚴(yán)重影響電池組的性能以及循環(huán)壽命。嚴(yán)重時可能造成熱失控問題,車輛出現(xiàn)燃燒的情況,危及車輛和人身安全。故而,對鋰電池組進(jìn)行熱管理十分有必要。本文以磷酸鐵鋰單體（Li Fe PO4）為研究對象,建立實體三維模型和生熱仿真模型,應(yīng)用仿真軟件模擬單體的溫度分布。再根據(jù)此分析結(jié)果,設(shè)計磷酸鐵鋰動力電池模組的冷卻結(jié)構(gòu)和箱體結(jié)構(gòu)。采用被動風(fēng)冷和液冷兩種方式,通過CFD軟件對電池模組進(jìn)行散熱分析,驗證仿真結(jié)果是否滿足電池模組的設(shè)計目標(biāo)。本文研究的主要內(nèi)容有以下幾個方面:（1）闡述長方形Li Fe PO4電池結(jié)構(gòu)及充放電時電池內(nèi)部Li+的移動規(guī)律,分析Li Fe PO4電池的生熱來源和傳熱特點。且闡述計算流體的四個基本方程以及方程求解的一般步驟。（2）合理地簡化Li Fe PO4電池單體結(jié)構(gòu),建立生熱速率模型和三維模型。且... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

霧霾天氣時某地的交通情況

藝、本身固有屬性等相關(guān)技術(shù)的制約。近幾年來，世界各國的政府機(jī)構(gòu)、科研部門以及公司團(tuán)隊都聚焦在電池產(chǎn)業(yè)，旨在研發(fā)出能量比高、熱穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長以及能實現(xiàn)快充的電池。電動汽車電池組過熱會給整車帶來重大的安全隱患，甚至出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象危及人身安全。自 2015 年以來，各大媒體紛紛報道各地發(fā)生的電動汽車自燃的事件，電動汽車的安全性和可靠性被受到廣泛質(zhì)疑。最被關(guān)注的是作為電動汽車行業(yè)標(biāo)桿的特斯拉在 2016 年法國和荷蘭發(fā)生的自燃事故，事故發(fā)生的原因是電池沒有進(jìn)行規(guī)范充電操作和受到異物的撞擊[6]。2016 年 1 月，在安徽合肥市某小區(qū)內(nèi)，一輛電動汽車突然燃燒，同時還引燃了兩輛轎車和一輛摩托車。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，汽車的電池組部位先燃燒起來，進(jìn)而引發(fā)整車自燃并引燃了周圍的其他車輛[7]。2015年 7 月，廈門一輛電動的公交車突然著火，引燃周邊 11 輛公交車，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，之后調(diào)查，著火的最主要原因是其搭載的動力電池，動力電池的過熱引起了這場事故[8]�？梢钥闯鰧�(dǎo)致上述事故的很大部分原因是電池組的溫度過高引起的，那么控制動力電池組的溫度就可以有效避免車輛自燃和減少火災(zāi)發(fā)生率，所以對電池組熱管理系統(tǒng)的研究就顯得尤為重要。

l、b、h——LiFePO4 電池單體的長度、寬度、高度（m）； T / x 、 T / y 、 T / z ——單體沿 x、y、z 方向的溫度梯度（K/m）；3.2.3 LiFePO4單體的建模與仿真根據(jù) LiFePO4電池單體的外形尺寸，利用 CATIA 三維建模軟件建立單體電幾何模型，如圖 3.2 所示。利用 workbench 軟件畫出單體網(wǎng)格，其網(wǎng)格類型采用角形網(wǎng)格和混合網(wǎng)格兩種，得到網(wǎng)格數(shù)量 35124 個，單體網(wǎng)格模型如圖 3.3 所示把網(wǎng)格模型導(dǎo)入到 Fluent 軟件中，并在軟件中檢查網(wǎng)格質(zhì)量，查驗網(wǎng)格精度是能夠達(dá)到計算精度。然后定義電池單體各部分主要包括單體外殼、正極耳、負(fù)耳的材料屬性，然后定義邊界條件、賦予電池單體熱源和設(shè)置求解器得到電池真模型。在對電池單體做熱效應(yīng)模擬時，仿真的邊界條件和外部條件：電池單體與氣定義為自然對流，并設(shè)定環(huán)境的初始溫度為 25℃，自然對流換熱系數(shù)一般取 5W（m2 K）[80]。設(shè)置求解方式為瞬態(tài)分析，并定義仿真時間和時間步長，即可對體電池模型求解，得到仿真結(jié)果。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]一種雙鋰電池組供電的混合動力汽車電池組設(shè)計[J]. 方瑩,陳軍峰,吳智正.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2015(22)
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[8]基于相變材料的鋰離子電池組熱管理研究進(jìn)展[J]. 李軍,李慶彪,黃際偉,朱建新.  電源技術(shù). 2014(09)
[9]鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀及其前景分析[J]. 閆金定.  航空學(xué)報. 2014(10)
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碩士論文
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[2]鋰離子動力電池?zé)岱治黾吧醿?yōu)化[D]. 郭立剛.長安大學(xué) 2016
[3]鋰離子動力電池組液冷結(jié)構(gòu)設(shè)計及散熱性能分析[D]. 李存俊.合肥工業(yè)大學(xué) 2016
[4]電動汽車電池組散熱的仿真研究與優(yōu)化[D]. 張沖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]動力電池成組液流熱管理系統(tǒng)設(shè)計分析[D]. 周萌.吉林大學(xué) 2014
[6]純電動汽車用鋰離子電池組液體冷卻散熱結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D]. 羅曼.重慶大學(xué) 2014
[7]鋰電池化成過程中的熱效應(yīng)分析及散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計[D]. 馮娜.東華大學(xué) 2014
[8]純電動汽車鋰離子電池?zé)嵝?yīng)及電池組散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 李濤.重慶大學(xué) 2013
[9]考慮電動空調(diào)能耗的純電動汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配[D]. 武仲斌.重慶大學(xué) 2012
[10]純電動汽車鋰離子動力電池組熱特性分析及仿真研究[D]. 辛乃龍.吉林大學(xué) 2012



本文編號：3533339