本文關(guān)鍵詞：電動汽車電池組熱管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 電動汽車 小單體電池 電池組 熱管理 有限元

【摘要】：近年來,電動汽車技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展速度日益提高,成為新能源汽車的代表性技術(shù)。期間,具有優(yōu)異性能的鋰離子動力電池在電動汽車領(lǐng)域中得到越來越多地應(yīng)用。但由于技術(shù)的制約,采用鋰離子電池作為動力來源的電動汽車在續(xù)航里程、行駛性能等方面不完全媲美傳統(tǒng)燃油汽車,不能滿足實際工況的需求和人們的期望。與其他種類電池相比,鋰離子電池具有電壓高、重量輕、無污染等諸多優(yōu)點。但是鋰離子的工作性能與工作溫度有著密切的聯(lián)系。工作溫度過高時,鋰離子的工作安全性不受保障;工作溫度過低時化學(xué)反應(yīng)速率降低,鋰離子電池的容量降低,對續(xù)航里程和行駛性能有不利的影響。因此,對電池組溫度場控制的研究對保障電動汽車正常工作十分有必要。鋰離子電池在充放電過程中,電池核心區(qū)和內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)等部位會產(chǎn)生熱量,如果熱量不能及時的擴(kuò)散到外界環(huán)境,則會在電池內(nèi)部產(chǎn)生熱累積,降低電池性能。適宜的工作溫度是保證鋰電池正常工作的條件。因此,本文針對電動汽車電池組熱管理系統(tǒng)進(jìn)行探究,并提出了一個有效的散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文首先總結(jié)電動汽車、動力電池和電池組熱管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。研究了鋰離子電池的組成和熱行為,設(shè)計物理實驗研究了電池單體的溫度變化。通過有限元計算獲取相關(guān)熱物性參數(shù),建立了電池單體熱模型。比對實驗與仿真結(jié)果,證明了模型的有效性。通過仿真分析,研究了不同放電倍率與環(huán)境溫度對電池溫度的影響。運(yùn)用ANSYS Fluent有限元軟件,模擬鋰離子電池組在液體介質(zhì)中放電一段時間后的溫度場變化,并與實驗結(jié)果進(jìn)行比對驗證模型。在電池組熱模型的基礎(chǔ)之上,本文設(shè)計了幾種不同位置的出入口結(jié)構(gòu)的散熱系統(tǒng)。通過仿真計算比對不同換熱介質(zhì)的散熱效果,研究表明,采用液體作為換熱介質(zhì),其散熱效果明顯優(yōu)于空氣介質(zhì)。同時,通過比較三種不同結(jié)構(gòu)模型的仿真結(jié)果,證明不同的流道設(shè)計會在一定程度上改變散熱結(jié)構(gòu)的流動特性和換熱特性。在相同的入口流量下,采用對角線出入口的冷卻系統(tǒng)能將電池組的平均溫度降到更低,最大溫差在5℃以內(nèi)。通過調(diào)節(jié)冷卻液流量,可以將最高溫和溫度差繼續(xù)降低,能夠達(dá)到理想的散熱效果。在此基礎(chǔ)上,本文對電池組散熱系統(tǒng)的各個部件進(jìn)行了比較詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括電池組的箱體、支架等。繪制出了實際應(yīng)用結(jié)構(gòu)的三維模型,對研究與設(shè)計以液體作為散熱介質(zhì)的電動汽車電池組熱管理系統(tǒng)具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 小單體電池 電池組 熱管理 有限元
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2 動力電池發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 電動汽車電池組熱管理系統(tǒng)15-22
• 1.3.1 電池組熱管理系統(tǒng)的意義15-17
• 1.3.2 電池組熱管理系統(tǒng)的分類17-19
• 1.3.3 電池組熱管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 本文的研究內(nèi)容、研究方法及研究意義22-25
• 第2章 鋰離子電池?zé)崽匦匝芯?/span>25-37
• 2.1 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)與工作原理25-31
• 2.1.1 鋰離子電池的特點25-26
• 2.1.2 鋰離子電池的分類及結(jié)構(gòu)26-27
• 2.1.3 鋰離子電池的工作原理27-29
• 2.1.4 鋰離子電池的熱行為29-31
• 2.2 鋰離子電池?zé)嵛锢韰?shù)的計算31-36
• 2.2.1 鋰離子電池生熱速率的計算方法33-34
• 2.2.2 導(dǎo)熱系數(shù)的計算34-36
• 2.2.3 比熱容的計算36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第3章 鋰離子電池單體熱特性分析37-57
• 3.1 鋰離子電池充放電升溫實驗37-43
• 3.1.1 實驗設(shè)備38-40
• 3.1.2 實驗方案40-41
• 3.1.3 實驗數(shù)據(jù)整理41-43
• 3.2 鋰離子電池單體溫度場建模43-47
• 3.2.1 鋰離子電池單體有限元模型建立43-46
• 3.2.2 鋰離子電池生熱率計算46
• 3.2.3 鋰離子電池比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)的獲取46-47
• 3.3 鋰離子電池單體溫度場理論研究47-50
• 3.4 仿真結(jié)果分析50-52
• 3.5 不同條件對電池單體溫度分布的影響52-56
• 3.5.1 放電倍率對電池單體溫度的影響52-54
• 3.5.2 不同環(huán)境溫度對電池單體溫度的影響54-56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第4章 鋰離子電池組溫度場分析57-67
• 4.1 電池組溫升試驗57-60
• 4.1.1 實驗設(shè)備57-59
• 4.1.2 電池組溫度分布分析59-60
• 4.2 電池組溫度場仿真分析60-65
• 4.2.1 電池組結(jié)構(gòu)模型的建立60-62
• 4.2.2 仿真模型的離散化處理62-63
• 4.2.3 冷卻介質(zhì)的模型及流態(tài)63
• 4.2.4 邊界條件和熱物性參數(shù)的設(shè)定63
• 4.2.5 電池組散熱結(jié)構(gòu)的仿真計算63-65
• 4.3 本章小結(jié)65-67
• 第5章 電池組熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真67-83
• 5.1 電池組熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計67-68
• 5.2 電池組熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的仿真68-78
• 5.2.1 電池組熱管理系統(tǒng)的仿真參數(shù)設(shè)置68-73
• 5.2.2 電池組熱管理系統(tǒng)散熱性能仿真計算73-76
• 5.2.3 介質(zhì)流量對熱管理系統(tǒng)散熱效果的影響76-78
• 5.3 電池組散熱系統(tǒng)應(yīng)用模型的構(gòu)建78-81
• 5.4 本章小結(jié)81-83
• 第6章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 論文工作總結(jié)83-84
• 6.2 研究展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 致謝91

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙清,徐衍亮,安忠良,許家群,齊瑞貴;電動汽車的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2000年05期

2 章超,易家玉;全球電動汽車發(fā)展迅猛[J];大眾用電;2000年09期

3 章超;開發(fā)電動汽車市場前景廣闊[J];大眾用電;2000年09期

4 ;戴-克公司第四代電動汽車[J];重型汽車;2000年04期

5 ;電動汽車是中國汽車業(yè)趕超發(fā)達(dá)國家的重要切入點[J];電器工業(yè);2001年12期

6 徐新明;環(huán)保電動汽車時代誰執(zhí)牛耳[J];發(fā)明與革新;2001年04期

7 焦慶豐;電動汽車前景廣闊[J];大眾用電;2001年03期

8 劉茂理;云南需要電動汽車[J];云南交通科技;2001年01期

9 叢曉杰;電動汽車:推動世界的綠色動力[J];中國石油;2001年09期

10 豪彥;21世紀(jì)世界汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(三)——電動汽車[J];汽車與配件;2001年Z1期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋翔;;電動汽車是未來的趨勢[A];重慶汽車工程學(xué)會2008年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

2 賈愛芹;;淺談電動汽車推廣的實現(xiàn)途徑[A];第六屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

3 張夢潔;田令;;電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究[A];第三屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

4 倫景光;;電動汽車在中國的發(fā)展前景[A];科技進(jìn)步與學(xué)科發(fā)展——“科學(xué)技術(shù)面向新世紀(jì)”學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年

5 張夢潔;田令;;電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究[A];第三屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會暨2006年省汽學(xué)會理事會議資料[C];2006年

6 張炳力;趙韓;;貫徹“汽車新政”加快安徽電動汽車工業(yè)的發(fā)展[A];2004“安徽制造業(yè)發(fā)展”博士科技論壇論文集[C];2004年

7 張杰;;電動汽車發(fā)展需要更多“綠燈”[A];西南汽車信息：2013年第7期（總第328期）[C];2013年

8 姚勇;劉林生;顧健輝;陳林;李科江;趙曉;;電動汽車發(fā)展對配電網(wǎng)的影響及對策[A];2013年中國電機(jī)工程學(xué)會年會論文集[C];2013年

9 蔣惠琴;歐萬彬;鮑健強(qiáng);葉瑞克;;電動汽車:引領(lǐng)城市低碳交通的未來[A];生態(tài)城市建設(shè)與生態(tài)危機(jī)管理——中國未來研究會2010年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

10 李曉勤;魯植雄;逄小鳳;;淺述電動汽車的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[A];江蘇省汽車工程學(xué)會第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者陳興安;電動汽車引領(lǐng)奧運(yùn)時尚[N];中國經(jīng)營報;2002年

2 賈俊國;公司推動電動汽車發(fā)展試點實施方案座談會在上海召開[N];國家電網(wǎng)報;2007年

3 孫逢春;助推電動汽車發(fā)展意義重大[N];國家電網(wǎng)報;2007年

4 本報記者 葛勝征;奧運(yùn)會 世博會重點采購電動汽車[N];政府采購信息報;2007年

5 本報記者 劉輝邋李層;發(fā)展電動汽車 國網(wǎng)搶得先機(jī)[N];中國電力報;2007年

6 記者 張靜;電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇召開[N];經(jīng)濟(jì)日報;2009年

7 孫萌萌;工信部召集各方落實電動汽車政策[N];人民政協(xié)報;2009年

8 本報實習(xí)記者 楊冬;電動汽車能否順利駛?cè)搿爱a(chǎn)業(yè)化時代”[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2009年

9 柯蕓;應(yīng)加快建立電動汽車研發(fā)支撐體系[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2008年

10 本報記者 張鳳宇;電動汽車中國汽車業(yè)的新機(jī)遇[N];中國信息報;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡超;電動汽車無線供電電磁耦合機(jī)構(gòu)能效特性及優(yōu)化方法研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 張虹;考慮電動汽車聚合站的主動配電網(wǎng)動態(tài)優(yōu)化調(diào)度[D];華北電力大學(xué);2015年

3 宋世欣;分布式驅(qū)動電動汽車控制策略及硬件在環(huán)實驗研究[D];吉林大學(xué);2015年

4 張迪;電動汽車充\換電設(shè)施選址模型研究[D];華中科技大學(xué);2015年

5 徐浩;面向規(guī)模化電動汽車入網(wǎng)的充電站布局優(yōu)化及有序充電策略研究[D];華中科技大學(xué);2015年

6 張斌;電動汽車永磁同步驅(qū)動電機(jī)電磁熱設(shè)計研究[D];華中科技大學(xué);2015年

7 方支劍;計及電池與電網(wǎng)影響的電動汽車充換電控制[D];華中科技大學(xué);2015年

8 邵艾博（Khalid,Muhammad Shoaib）;可再生能源和電動汽車一體化管理對多模微電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響分析[D];華中科技大學(xué);2015年

9 劉瑜俊;電動汽車儲能特性及其配置方法研究[D];東南大學(xué);2015年

10 強(qiáng)浩;計及無線充電的電動汽車對電網(wǎng)的影響研究[D];東南大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 寇凌峰;電動汽車大規(guī)模接入對電網(wǎng)的影響分析[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

2 黃潤;電動汽車入網(wǎng)對電網(wǎng)負(fù)荷影響的研究[D];上海交通大學(xué);2012年

3 楊俊秋;電動汽車充放電容量預(yù)測及控制策略的優(yōu)化研究[D];北京交通大學(xué);2012年

4 薛紅紅;電動汽車與電網(wǎng)互動技術(shù)之協(xié)調(diào)充電策略探究[D];華中師范大學(xué);2012年

5 許恬;我國當(dāng)前電動汽車潛在消費(fèi)者的識別與消費(fèi)行為研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

6 唐升衛(wèi);電動汽車有序充電研究[D];湖南大學(xué);2012年

7 王傳能;電動汽車換電站優(yōu)化規(guī)劃研究[D];華北電力大學(xué);2012年

8 張晨曦;電動汽車入網(wǎng)技術(shù)及社會綜合效益研究[D];浙江大學(xué);2013年

9 何清晨;適用于城市通勤的個人電動汽車設(shè)計與研究[D];清華大學(xué);2012年

10 張敏;計及規(guī)�；妱悠嚦浞烹娯�(fù)荷的配電網(wǎng)效能分析[D];華北電力大學(xué);2013年

，

本文編號：941826