液冷式电池组热管理系统建模与温度控制策略研究
发布时间：2021-05-12 13:57
近年来随着全球气候变暖、能源短缺与环境污染等问题逐渐凸显,电动汽车以其低污染、低噪音、高能效、结构简单、使用和维修方便等优点逐渐成为汽车行业的主要研究热点。在电动汽车行驶过程中,动力电池组会持续放电,特别是在加速,爬坡等特殊情况下,电流幅值会迅速上升。当电池组处于放电过程时,其内部的化学物质相互作用,随着时间会积累大量的热,造成电池温度的升高,使电池的容量下降,寿命衰减,严重时更会导致电池组燃烧爆炸。因此,就需要设计一种合理的热管理系统对电池组进行有效的温度控制,这对维持电池组的安全性等性能以及电动汽车的高效稳定运行具有重要意义。本文以锂离子电池组作为研究对象,在设计了冷却流道回路的基础上,采用液冷方式对电池组进行散热,同时结合锂离子电池组充放电过程中的生热特性,进行了锂离子电池组的模型建立方法和温度控制算法的研究。主要研究内容如本文下:首先根据Bernardi生热速率模型建立了电池生热模型,然后根据牛顿冷却定律建立了基于管道内液体流速,且流速与换热系数相关联的电池散热模型,并利用能量守恒定律建立了单体电池热模型。之后,结合液冷散热方式下管道中液体进入散热管道的流体温度特性,对电池组热...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 锂离子电池热模型
1.2.2 电池热管理系统
1.2.3 电池液冷热管理系统
1.3 电池液冷热管理系统控制研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 液冷热管理系统建模及可靠性验证
2.1 电池生热模型建立
2.1.1 锂离子电池的工作原理
2.1.2 锂离子电池生热模型
2.2 电池散热模型建立
2.2.1 液冷式换热结构设计
2.2.2 锂离子电池散热模型
2.3 基于液冷散热结构的电池组热模型建立
2.3.1 单体电池热模型
2.3.2 电池组热模型
2.4 电池组热模型可靠性验证
2.5 本章小结
第3章 迭代动态规划算法温度控制策略研究
3.1 迭代动态规划算法基本原理
3.1.1 动态规划算法基本原理
3.1.2 迭代动态规划算法基本原理
3.2 基于液冷热管理系统电池组热模型的温度控制策略设计
3.2.1 电池组离散热模型
3.2.2 目标函数和代价函数
3.3 基于液冷式电池组热管理的系统优化
3.3.1 动态规划算法最优化
3.3.2 迭代动态规划算法最优化
3.4 基于PID的液冷热管理系统控制策略
3.5 本章小结
第4章 液冷式电池组热管理系统温度控制策略仿真验证
4.1 液冷式电池组热管理系统的Matlab与AMESim联合仿真
4.1.1 液冷系统管道模型
4.1.2 电动汽车整车模型
4.1.3 空调回路系统模型
4.2 液冷式电池组热管理系统控制策略仿真分析
4.2.1 NEDC工况下控制策略仿真分析
4.2.2 JC08工况下控制策略仿真分析
4.3 液冷式电池组热管理能耗对比
4.3.1 NEDC工况下能耗对比
4.3.2 JC08工况下能耗对比
4.4 本章小结
第5章总结和展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车技术现状和发展趋势分析[J]. 宋业建,郜昊强. 汽车实用技术. 2019(21)
[2]锂离子电池成组及一致性管理研究现状与展望[J]. 吕杰,陈永珍,宋文吉,冯自平. 新能源进展. 2019(04)
[3]层叠式锂离子电池二维热模型研究[J]. 彭敏,申文静,罗兆东. 电源技术. 2018(09)
[4]新能源汽车发展概述与趋势[J]. 盛士能. 科学技术创新. 2018(23)
[5]锂离子动力电池及其关键材料的发展趋势[J]. 刘波,张鹏,赵金保. 中国科学:化学. 2018(01)
[6]电极厚度对锂离子电池电化学性能的影响[J]. 虢放,薛明喆,张存满. 电源技术. 2017(08)
[7]锂离子动力电池组的直接接触液体冷却方法研究[J]. 罗玉涛,罗卜尔思,郎春艳. 汽车工程. 2016(07)
[8]动力锂电池的并联式液相热管理系统的设计及实验研究[J]. 李兵. 客车技术与研究. 2016(01)
[9]增设通风孔的风冷式锂离子电池热管理系统数值研究[J]. 张新强,洪思慧,汪双凤. 新能源进展. 2015(06)
[10]基于液体介质的电动汽车动力电池热管理研究进展[J]. 霍宇涛,饶中浩,刘新健,赵佳腾. 新能源进展. 2014(02)
博士论文
[1]锂离子电池组不一致性及热管理的模拟研究[D]. 刘仲明.天津大学 2014
硕士论文
[1]基于风冷散热的电动汽车电池组热模型与温度控制研究[D]. 茹敬佩.吉林大学 2017
[2]纯电动汽车电池组被动式液冷散热系统仿真分析与优化[D]. 曹明伟.合肥工业大学 2017
[3]基于电池动态特性的锂电池组冷却系统散热性能研究[D]. 胡宁.合肥工业大学 2016
[4]混合动力车用锂电池组液体冷却散热机理研究[D]. 张上安.湖南大学 2013
[5]混合动力客车电池包散热系统研究[D]. 许超.上海交通大学 2010
本文编号：3183538
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 锂离子电池热模型
1.2.2 电池热管理系统
1.2.3 电池液冷热管理系统
1.3 电池液冷热管理系统控制研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 液冷热管理系统建模及可靠性验证
2.1 电池生热模型建立
2.1.1 锂离子电池的工作原理
2.1.2 锂离子电池生热模型
2.2 电池散热模型建立
2.2.1 液冷式换热结构设计
2.2.2 锂离子电池散热模型
2.3 基于液冷散热结构的电池组热模型建立
2.3.1 单体电池热模型
2.3.2 电池组热模型
2.4 电池组热模型可靠性验证
2.5 本章小结
第3章 迭代动态规划算法温度控制策略研究
3.1 迭代动态规划算法基本原理
3.1.1 动态规划算法基本原理
3.1.2 迭代动态规划算法基本原理
3.2 基于液冷热管理系统电池组热模型的温度控制策略设计
3.2.1 电池组离散热模型
3.2.2 目标函数和代价函数
3.3 基于液冷式电池组热管理的系统优化
3.3.1 动态规划算法最优化
3.3.2 迭代动态规划算法最优化
3.4 基于PID的液冷热管理系统控制策略
3.5 本章小结
第4章 液冷式电池组热管理系统温度控制策略仿真验证
4.1 液冷式电池组热管理系统的Matlab与AMESim联合仿真
4.1.1 液冷系统管道模型
4.1.2 电动汽车整车模型
4.1.3 空调回路系统模型
4.2 液冷式电池组热管理系统控制策略仿真分析
4.2.1 NEDC工况下控制策略仿真分析
4.2.2 JC08工况下控制策略仿真分析
4.3 液冷式电池组热管理能耗对比
4.3.1 NEDC工况下能耗对比
4.3.2 JC08工况下能耗对比
4.4 本章小结
第5章总结和展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车技术现状和发展趋势分析[J]. 宋业建,郜昊强. 汽车实用技术. 2019(21)
[2]锂离子电池成组及一致性管理研究现状与展望[J]. 吕杰,陈永珍,宋文吉,冯自平. 新能源进展. 2019(04)
[3]层叠式锂离子电池二维热模型研究[J]. 彭敏,申文静,罗兆东. 电源技术. 2018(09)
[4]新能源汽车发展概述与趋势[J]. 盛士能. 科学技术创新. 2018(23)
[5]锂离子动力电池及其关键材料的发展趋势[J]. 刘波,张鹏,赵金保. 中国科学:化学. 2018(01)
[6]电极厚度对锂离子电池电化学性能的影响[J]. 虢放,薛明喆,张存满. 电源技术. 2017(08)
[7]锂离子动力电池组的直接接触液体冷却方法研究[J]. 罗玉涛,罗卜尔思,郎春艳. 汽车工程. 2016(07)
[8]动力锂电池的并联式液相热管理系统的设计及实验研究[J]. 李兵. 客车技术与研究. 2016(01)
[9]增设通风孔的风冷式锂离子电池热管理系统数值研究[J]. 张新强,洪思慧,汪双凤. 新能源进展. 2015(06)
[10]基于液体介质的电动汽车动力电池热管理研究进展[J]. 霍宇涛,饶中浩,刘新健,赵佳腾. 新能源进展. 2014(02)
博士论文
[1]锂离子电池组不一致性及热管理的模拟研究[D]. 刘仲明.天津大学 2014
硕士论文
[1]基于风冷散热的电动汽车电池组热模型与温度控制研究[D]. 茹敬佩.吉林大学 2017
[2]纯电动汽车电池组被动式液冷散热系统仿真分析与优化[D]. 曹明伟.合肥工业大学 2017
[3]基于电池动态特性的锂电池组冷却系统散热性能研究[D]. 胡宁.合肥工业大学 2016
[4]混合动力车用锂电池组液体冷却散热机理研究[D]. 张上安.湖南大学 2013
[5]混合动力客车电池包散热系统研究[D]. 许超.上海交通大学 2010
本文编号：3183538
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