本文關鍵詞：鋰離子動力電池熱分析及散熱優(yōu)化

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【摘要】：由于傳統(tǒng)單向流風冷易引發(fā)電池組散熱不均的問題,為了維持動力電池的熱穩(wěn)定性,本文設計了一種有效的液冷措施,來控制電池組的溫度,保持電池組的溫度均勻性,這將對延長電動汽車的使用壽命和提高電動汽車使用安全性具有重要意義。本文主要完成了以下內容:(1)簡介鋰離子電池的結構、工作原理,分析鋰離子電池的生熱機理和傳熱機理。(2)對單體鋰離子電池進行熱特性相關實驗,建立電池的熱效應模型。并用Fluent軟件模擬了不同恒流放電時電池的熱特性。得到仿真結果表明:數(shù)值模擬得到的溫升特性和實驗測得溫升特性基本一致,驗證了電池熱效應模型和數(shù)值計算相關參數(shù)設置的合理性。(3)在電池熱效應模型基礎之上,對動力電池組系統(tǒng)結構簡化,并采用計算流體動力學(CFD)方法對傳統(tǒng)的單向流空氣冷卻方式進行了分析。在電池組內的單體電池分別以5A放電時,采用風速為4m/s的空調風對電池組進行冷卻,電池組的表面溫差仍有8.76℃。仿真結果說明:僅依靠提高空氣流動速度或降低冷卻空氣溫度對控制電池組的溫差并不能達到非常理想的冷卻效果。(4)由于空氣冷卻使電池組存在明顯的溫度不均的問題,設計了一種電池組的液冷管道裝置來解決這種問題。同時對單向流液冷方式進行了改進并且對最初設計的液冷裝置冷卻結構不足之處進行了優(yōu)化。通過對優(yōu)化后模型的仿真,結果表明:在相同的放電條件下,電池間表面的溫差只有2.12℃,結構優(yōu)化后的液冷裝置極大改善了電池組在冷卻時溫度不均的情況。
【關鍵詞】：鋰離子電池 風冷 液冷 溫度場
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 本論文的研究背景及其研究意義9-11
• 1.2 電動汽車動力電池的發(fā)展11-12
• 1.3 電動汽車動力電池組熱管理系統(tǒng)概述12-15
• 1.3.1 電動汽車動力電池組熱管理系統(tǒng)功能12
• 1.3.2 電動汽車動力電池組冷卻方法概述12-14
• 1.3.3 電動汽車電池組散熱國內外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文主要研究內容15-17
• 第二章 鋰離子動力電池的熱特性及CFD基礎17-21
• 2.1 鋰離子動力電池的結構及反應原理17
• 2.1.1 鋰離子動力電池的結構17
• 2.1.2 鋰離子動力電池反應原理17
• 2.2 鋰離子動力電池的生熱機理17-18
• 2.3 鋰離子動力電池的傳熱特性18-19
• 2.4 CFD基本概述19-20
• 2.5 本章小結20-21
• 第三章 單體鋰離子動力電池熱特性實驗及仿真分析21-41
• 3.1 鋰離子動力電池熱特性實驗21-29
• 3.1.1 內阻特性實驗21-27
• 3.1.2 溫升特性實驗27-29
• 3.2 電池熱效應模型的建立及熱物性參數(shù)確定29-31
• 3.2.1 鋰離子動力電池熱效應模型的建立29
• 3.2.2 鋰離子動力電池熱物性參數(shù)的確定29-31
• 3.3 單體鋰離子動力電池生熱仿真31-36
• 3.3.1 鋰離子動力電池三維幾何模型31
• 3.3.2 鋰離子動力電池網(wǎng)格模型31-32
• 3.3.3 熱源的定義及UDF的編寫32-35
• 3.3.4 Fluent計算步驟35-36
• 3.4 仿真結果分析36-40
• 3.4.1 仿真結果的后處理及分析36-39
• 3.4.2 仿真結果與實驗結果對比39-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第四章 電池組熱模型的建立與空氣冷卻仿真分析41-56
• 4.1 電池組冷卻系統(tǒng)的幾何模型和網(wǎng)格模型41-43
• 4.1.1 電池組幾何模型41-42
• 4.1.2 電池組的網(wǎng)格模型42-43
• 4.2 電池組冷卻的仿真求解43
• 4.3 粘性模型的確定43-44
• 4.4 不同風冷冷卻條件下鋰離子電池組熱分析與比較44-55
• 4.4.1 無冷卻方式下電池組常溫放電44-46
• 4.4.2 環(huán)境風強制對流冷卻方式46-51
• 4.4.3 空調風強制對流冷卻方式51-55
• 4.5 本章小結55-56
• 第五章 電池組液冷管道裝置設計及仿真優(yōu)化56-70
• 5.1 冷卻管道模型的設計56-59
• 5.1.1 冷卻管道結構幾何模型56-58
• 5.1.2 冷卻管道結構網(wǎng)格模型58-59
• 5.2 仿真求解過程59
• 5.3 仿真結果分析59-61
• 5.4 優(yōu)化冷卻結構模型61-68
• 5.4.1 優(yōu)化的冷卻管道結構幾何模型61-63
• 5.4.2 優(yōu)化的冷卻管道結構網(wǎng)格模型63
• 5.4.3 優(yōu)化模型的仿真分析63-65
• 5.4.4 改變冷卻液流速對冷卻效果的影響65-66
• 5.4.5 改變冷卻液溫度對冷卻效果的影響66-68
• 5.5 本章小結68-70
• 結論與展望70-72
• 結論70-71
• 展望71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀學位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76

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