混合动力重型车动力电池热管理研究
发布时间：2023-09-18 19:22
混合动力装甲车作为新一代作战装备受到各国军队研究人员的重视,动力电池系统作为混合动力驱动电机的主要能量来源,对整车的影响至关重要。而目前主流的锂离子动力电池,其性能受温度影响比较大,温度过高、过低甚至温度不均匀分别会影响到电池的寿命、容量及一致性。因此,混合动力装甲车亟需一套有效的电池热管理系统。传统并行通风电池箱冷却结构流道进风不均匀,且对方形电池只能进行前后面“一维冷却”(本文一维冷却指对物体平行面一个方向的冷却,电池侧面和上下表面得不到冷却)。在大功率工况下运行时,已不能有效降低电池组的温度和温差。为了对其改进,本文首先提出楔形进风、梯形进风、圆孔挡板三种结构来实现均匀进风。通过CFD仿真对比,选择进风均匀的“圆孔挡板”结构进行冷却维度改进,设计出平行冷却和垂直冷却两种“二维冷却”方式(对电池前后面和侧面同时冷却)。对于后者,研究了放电倍率、环境温度、入口风量、电池间隙等参数对电池组散热特性的影响。结果表明:当环境温度为25℃,小倍率放电时,自然对流即可满足其散热需求,大倍率放电时,风冷已经不能满足其散热需求;环境温度的高低直接决定了电池表面温度的高低,当环境温度超过30℃,电池...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 混合动力重型车简介及发展现状
1.3 混合动力车用动力电池技术的发展
1.3.1 混合动力车用动力电池的分类
1.3.2 电池组热管理问题的重要性
1.3.3 电池热管理评价指标
1.4 锂电池组热管理国内外研究现状
1.4.1 电池组冷却方法研究
1.4.2 电池组预热方法研究
1.4.3 电池组热管理设计实例
1.5 本文主要研究内容
第2章 锂电池基本参数及三维热模型
2.1 锂电池工作原理及温度特性
2.1.1 锂电池的工作原理
2.1.2 温度对锂电池基本参数的影响
2.2 单体电池三维热模型建立
2.2.1 单体锂电池基本性能参数
2.2.2 热物性参数的确定
2.2.3 产热原理及产热速率的确定
2.3 热模型验证
2.3.1 自然对流下电池恒流放电实验
2.3.2 单体电池热模型仿真
2.3.3 结果对比
2.4 本章小结
第3章 电池模组改进及散热仿真分析
3.1 电池散热数值分析理论及计算方法
3.1.1 电池组散热方式的理论分析
3.1.2 电池组散热的流体力学计算控制方程
3.2 电池模组改进及流场和温度场仿真分析
3.2.1 原电池模组结构简化及网格划分
3.2.2 原电池模组CFD仿真分析
3.2.3 电池模组均匀进风改进
3.2.4 电池模组冷却维度改进
3.3 双流道垂直冷却结构的散热特性分析
3.3.1 放电倍率对电池温度的影响
3.3.2 环境温度对电池温度的影响
3.3.3 出口速度对电池温度的影响
3.3.4 电池间隙对电池温度的影响
3.4 本章小结
第4章 预热方式实验对比及仿真分析
4.1 电池系统预热理论分析
4.2 预热方案选取及实验对比
4.2.1 基于燃油加热器强制暖风预热
4.2.2 基于PI聚酰亚胺加热膜预热
4.2.3 两种加热方式对比
4.3 电池组暖风预热仿真分析
4.3.1 加热时间对加热效果的影响
4.3.2 入口温度对加热效果的影响
4.3.3 出口速度对加热效果的影响
4.4 电池PI膜预热仿真分析
4.4.1 加热功率对电池加热时间影响
4.4.2 恒功率加热对电池温度的影响
4.4.3 变功率加热对电池温度的影响
4.5 本章小结
第5章 电池箱结构及方式优化
5.1 电池箱通风结构优化
5.1.1 通风孔形状对散热效果的影响
5.1.2 进风形式对预热系统流场的影响
5.2 气-液双介质协同热管理
5.2.1 气-液协同模型建立
5.2.2 结果分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 本文创新点
6.3 不足与展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
本文编号：3848133
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 混合动力重型车简介及发展现状
1.3 混合动力车用动力电池技术的发展
1.3.1 混合动力车用动力电池的分类
1.3.2 电池组热管理问题的重要性
1.3.3 电池热管理评价指标
1.4 锂电池组热管理国内外研究现状
1.4.1 电池组冷却方法研究
1.4.2 电池组预热方法研究
1.4.3 电池组热管理设计实例
1.5 本文主要研究内容
第2章 锂电池基本参数及三维热模型
2.1 锂电池工作原理及温度特性
2.1.1 锂电池的工作原理
2.1.2 温度对锂电池基本参数的影响
2.2 单体电池三维热模型建立
2.2.1 单体锂电池基本性能参数
2.2.2 热物性参数的确定
2.2.3 产热原理及产热速率的确定
2.3 热模型验证
2.3.1 自然对流下电池恒流放电实验
2.3.2 单体电池热模型仿真
2.3.3 结果对比
2.4 本章小结
第3章 电池模组改进及散热仿真分析
3.1 电池散热数值分析理论及计算方法
3.1.1 电池组散热方式的理论分析
3.1.2 电池组散热的流体力学计算控制方程
3.2 电池模组改进及流场和温度场仿真分析
3.2.1 原电池模组结构简化及网格划分
3.2.2 原电池模组CFD仿真分析
3.2.3 电池模组均匀进风改进
3.2.4 电池模组冷却维度改进
3.3 双流道垂直冷却结构的散热特性分析
3.3.1 放电倍率对电池温度的影响
3.3.2 环境温度对电池温度的影响
3.3.3 出口速度对电池温度的影响
3.3.4 电池间隙对电池温度的影响
3.4 本章小结
第4章 预热方式实验对比及仿真分析
4.1 电池系统预热理论分析
4.2 预热方案选取及实验对比
4.2.1 基于燃油加热器强制暖风预热
4.2.2 基于PI聚酰亚胺加热膜预热
4.2.3 两种加热方式对比
4.3 电池组暖风预热仿真分析
4.3.1 加热时间对加热效果的影响
4.3.2 入口温度对加热效果的影响
4.3.3 出口速度对加热效果的影响
4.4 电池PI膜预热仿真分析
4.4.1 加热功率对电池加热时间影响
4.4.2 恒功率加热对电池温度的影响
4.4.3 变功率加热对电池温度的影响
4.5 本章小结
第5章 电池箱结构及方式优化
5.1 电池箱通风结构优化
5.1.1 通风孔形状对散热效果的影响
5.1.2 进风形式对预热系统流场的影响
5.2 气-液双介质协同热管理
5.2.1 气-液协同模型建立
5.2.2 结果分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 本文创新点
6.3 不足与展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
本文编号：3848133
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