有軌電車以其節(jié)能環(huán)保、安全快捷等優(yōu)勢(shì),在國(guó)內(nèi)得到大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用。在有軌電車高牽引功率、高制動(dòng)功率并頻繁大幅度波動(dòng)的工況及高溫等極端環(huán)境下,車用超級(jí)電容器內(nèi)部將產(chǎn)生大量的熱量使其溫度迅速升高,影響性能與壽命,給熱管理帶來巨大挑戰(zhàn)。為了提高間歇式供電有軌電車的使用性能、降低其儲(chǔ)能成本,車載儲(chǔ)能系統(tǒng)必須工作在適宜的溫度和較小的溫差范圍內(nèi)。本文依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（任務(wù)）（No.2017YFB1201004-12）,采用理論研究、仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,建立了超級(jí)電容的電-熱耦合多物理場(chǎng)模型,研究了超級(jí)電容的基本電化學(xué)與溫度特性,對(duì)面向高功率密度的超級(jí)電容模塊空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并通過仿真和實(shí)驗(yàn)研究了多種熱管理方式在不同工況下的散熱特性,通過對(duì)比分析不同熱管理方式的散熱效果與經(jīng)濟(jì)成本,驗(yàn)證了熱管-散熱油-強(qiáng)制風(fēng)冷熱管理方式的實(shí)用性,為有軌電車用超級(jí)電容熱管理優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）建立了超級(jí)電容的一維、三維幾何模型與電-熱耦合模型,研究了超級(jí)電容的歐姆降與電解質(zhì)濃度極化等電化學(xué)特性,分析了不同表面換熱系數(shù)與不同環(huán)境溫度對(duì)超級(jí)電容器內(nèi)部最高溫度的影響。... 

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 超級(jí)電容在軌道交通中的應(yīng)用概述
    1.3 車載儲(chǔ)能熱管理技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超級(jí)電容熱行為研究
        1.3.2 車載儲(chǔ)能熱管理技術(shù)
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第2章 超級(jí)電容電-熱耦合模型及特性分析
    2.1 引言
    2.2 超級(jí)電容的數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 電化學(xué)模型
        2.2.2 熱模型
    2.3 超級(jí)電容熱物性參數(shù)確定
    2.4 現(xiàn)代有軌電車對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求與功率特性分析
    2.5 超級(jí)電容器電-熱耦合在COMSOL中的實(shí)現(xiàn)
        2.5.1 一維和三維模型
        2.5.2 方程控制界面
        2.5.3 初始條件
        2.5.4 有限元網(wǎng)格劃分與求解計(jì)算
    2.6 超級(jí)電容器電化學(xué)性能分析
        2.6.1 有軌電車工況下超級(jí)電容充放電曲線
        2.6.2 超級(jí)電容器的歐姆降現(xiàn)象
        2.6.3 超級(jí)電容器電解質(zhì)濃度分布
    2.7 單體電容溫度特性分析
        2.7.1 溫度隨時(shí)間變化
        2.7.2 溫度場(chǎng)分布
        2.7.3 熱對(duì)流系數(shù)對(duì)單體最高溫度的影響
        2.7.4 不同環(huán)境溫度對(duì)單體溫度的影響
    2.8 本章小結(jié)
第3章 空間結(jié)構(gòu)對(duì)超級(jí)電容溫度的影響
    3.1 引言
    3.2 自然風(fēng)冷下不同空間結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)仿真
        3.2.1 模型、網(wǎng)格與邊界條件
        3.2.2 空間結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)置
        3.2.3 結(jié)果與分析
    3.3 并行風(fēng)冷下不同空間結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)仿真
        3.3.1 模型、網(wǎng)格與邊界條件
        3.3.2 空間結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)置
        3.3.3 結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 不同冷卻方式下有軌電車用超級(jí)電容溫度特性
    4.1 引言
    4.2 超級(jí)電容模塊與冷卻介質(zhì)
        4.2.1 超級(jí)電容模塊特性
        4.2.2 直接液冷介質(zhì)
    4.3 超級(jí)電容模塊直接液冷仿真
    4.4 超級(jí)電容模塊熱管冷卻仿真
        4.4.1 散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與熱管翅片的選用
        4.4.2 熱管、翅片模型與翅片結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析
        4.4.3 超級(jí)電容模塊熱管式冷卻仿真
    4.5 本章小結(jié)
第5章 有軌電車用超級(jí)電容的熱管理實(shí)驗(yàn)與控制策略
    5.1 熱管理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        5.1.1 熱管理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        5.1.3 熱管理系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)
    5.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法與條件
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)工況設(shè)計(jì)
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        5.3.1 風(fēng)冷
        5.3.2 相變材料冷卻
        5.3.3 散熱油直接液冷
        5.3.4 熱管-散熱油-強(qiáng)制風(fēng)冷
        5.3.5 不同方案的溫度效果和經(jīng)濟(jì)成本對(duì)比
    5.4 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.5 熱管理控制策略
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號(hào)：3656469