動力電池是電動汽車核心部件之一,與電動汽車的安全性、可靠性、續(xù)駛里程及動力性能等方面密切相關。隨著動力電池能量密度的不斷提高,動力電池循環(huán)壽命和充放電性能受溫度影響大等問題也開始凸顯,在冬季,夏季及大電流充/放電時尤為嚴重,因此迫切需要研究和開發(fā)新型高效的電池熱管理技術。本文對基于液體冷卻的電池熱管理系統(tǒng),從單電池、電池模塊、熱管理系統(tǒng)三個方面進行了研究:首先,本文對圓柱型電池,研究通過測量電池外部溫度變化,并根據(jù)導熱模型,實現(xiàn)對電池中心溫度的估計和預測。對二維和一維、內(nèi)熱源和邊界條件隨時間變化的導熱問題建立了模型,并獲得了解析解。由于二維模型的解析解過于復雜,將其簡化為一維導熱問題,并采用級數(shù)截斷的方法構造其近似解來進行分析,研究了初始條件、熱源、熱邊界條件和熱物性參數(shù)對電池中心溫度變化的影響規(guī)律。初始條件對電池中心溫度的影響在最初的時候占主導地位,但是隨著時間快速衰減。熱源項對電池中心溫度的影響主要取決于單位體積的產(chǎn)熱功率,當電池在大倍率放電時,可能成為影響電池內(nèi)部溫度的主要因素。熱邊界條件對電池內(nèi)部溫度的影響在最初階段幾乎可以忽略,但是會隨時間逐漸占據(jù)主導地位。電池初始溫度均勻性...

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
第1章 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 單電池方面的熱問題
        1.2.2 電池模塊方面的熱問題
        1.2.3 電池熱管理系統(tǒng)方面的熱問題
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 圓柱型電池的導熱特性研究
    2.1 模型描述及求解
        2.1.1 物理模型的簡化
        2.1.2 圓柱型電池二維導熱模型
        2.1.3 二維導熱模型求解
        2.1.4 圓柱型電池一維導熱模型
        2.1.5 一維導熱模型求解
    2.2 方法驗證
    2.3 結(jié)果分析與討論
        2.3.1 圓柱型電池中心溫度解析解的分解
        2.3.2 熱源對圓柱型電池中心溫度的影響
        2.3.3 初始條件對圓柱型電池中心溫度的影響
        2.3.4 邊界條件對圓柱型電池中心溫度的影響
    2.4 本章小結(jié)
第3章 蛇形扁管液冷電池模塊流動傳熱特性
    3.1 模型描述
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 數(shù)學模型
    3.2 數(shù)值計算方法及模型驗證
        3.2.1 數(shù)值計算方法
        3.2.2 模型驗證
    3.3 結(jié)果分析與討論
        3.3.1 蛇形扁管厚度對電池模塊流動傳熱的影響
        3.3.2 雷諾數(shù)對電池模塊流動傳熱的影響
        3.3.3 填充物對電池模塊流動傳熱的影響
        3.3.4 電池尺寸對電池模塊流動傳熱的影響
        3.3.5 蛇形扁管電池模塊的流動均勻性
    3.4 本章小結(jié)
第4章 梯形電池模塊流動傳熱特性研究
    4.1 模型描述
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 數(shù)學模型
    4.2 網(wǎng)格獨立性驗證
    4.3 模型驗證
    4.4 結(jié)果分析與討論
        4.4.1 錐角對電池模塊流動傳熱的影響
        4.4.2 電池間隙對電池模塊流動傳熱的影響
        4.4.3 工質(zhì)對電池模塊流動傳熱的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 液冷電池模塊實驗系統(tǒng)及實驗方法
    5.1 實驗系統(tǒng)
    5.2 實驗測量段
        5.2.1 電加熱棒
        5.2.2 模擬電池模塊
    5.3 實驗流程
    5.4 實驗數(shù)據(jù)處理及不確定度分析
        5.4.1 數(shù)據(jù)處理
        5.4.2 不確定度分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 電池模塊的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)冷卻性能及優(yōu)化
    6.1 矩形電池模塊的冷卻性能
        6.1.1 1C放電倍率下矩形電池模塊的溫升曲線
        6.1.2 2C放電倍率下矩形電池模塊的溫升曲線
    6.2 90度錐角電池模塊的冷卻性能
        6.2.1 1C放電倍率下90 度錐角電池模塊的溫升曲線
        6.2.2 2C放電倍率下90 度錐角電池模塊的溫升曲線
    6.3 60度錐角電池模塊的冷卻性能
        6.3.1 1C放電倍率下60 度錐角電池模塊的溫升曲線
        6.3.2 2C放電倍率下60 度錐角電池模塊的溫升曲線
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    創(chuàng)新點
    展望
參考文獻
攻讀博士學位期間所發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3766884