纯电动汽车电池包冷却系统设计与优化
发布时间：2021-04-26 20:47
锂离子电池的充放电容量、循环寿命、安全性等受温度的影响较大,当电池温度较高时,电池老化加速,循环寿命衰减加快,同时还存在电池自燃的风险。为了避免这种情况的发生,需要设计高效的电池包冷却系统以及时转移电池包内的热量。纯电动汽车动力电池包冷却系统设计有三大技术难点:电池单体生热模型的建立、电池模组的结构设计与优化、冷却液控制方案设计。针对这三个问题,本文分别采取了如下方法:第一点,在D.Bernardi模型的基础上提出了基于开路电压拟合的电池单体生热模型建模方法,即以电池单体充、放电试验数据为基础,将电池的开路电压拟合成关于环境温度、充放电倍率、荷电状态（SOC）以及循环次数的函数,然后将拟合函数代入到D.Bernardi模型中,得到改进后的电池单体生热模型。第二点,利用UG软件完成了电池模组的参数化建模,得到了不同结构参数下的电池模组三维模型,然后利用正交试验法对电池模组的结构参数进行了优化。第三点,采用双模糊控制从电池最高温度和电池间最大温差两个方面对冷却液流速进行了调控,同时搭建了电池包流速控制验证平台,基于此验证平台和Fluent仿真平台分别对本文所提出的流速控制方法与基于温度分阶...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电池单体生热模型研究现状
1.2.2 冷却系统冷却模式研究现状
1.3 本论文研究内容及章节安排
第2章 纯电动汽车电池包串并联方式设计
2.1 电池包能量需求计算
2.2 电机最大需求功率的计算
max1计算"> 2.2.1 最高车速行驶电机需求功率Pmax1计算
max2计算"> 2.2.2 最大爬坡度行驶电机需求功率Pmax2计算
max3计算"> 2.2.3 加速度行驶至最高车速电机需求功率Pmax3计算
2.3 电池包串并联方式设计
2.4 本章小结
第3章 电池单体生热模型的建立
3.1 锂离子电池结构及工作原理
3.1.1 锂离子电池结构
3.1.2 锂离子电池工作原理
3.2 锂离子电池生热计算
3.3 单体生热模型搭建
3.3.1 电池单体充放电试验
3.3.2 电池单体生热模型验证
3.4 本章小结
第4章 冷却系统结构设计与优化
4.1 电池模组参数化建模
4.1.1 模组内电池单体布局设计
4.1.2 电池与冷却管间相对位置分析
4.1.3 电池模组参数化建模
4.2 电池模组结构参数优化
4.2.1 正交试验表头设计
4.2.2 正交仿真试验
4.2.3 正交试验数据处理
4.3 本章小结
第5章 整车建模与仿真
5.1 纯电动汽车整车建模
5.1.1 行驶工况
5.1.2 车辆动力学建模
5.1.3 电池包建模
5.2 电动汽车整车仿真
5.3 模型及仿真结果可靠性验证
5.4 本章小结
第6章 冷却液控制方案设计
6.1 冷却液控制方案
6.2 水泵初始功率计算
6.3 冷却液流速调节控制器设计
6.3.1 基于最高温度的调节控制器设计
6.3.2 基于最大温差的流速调节控制器设计
6.4 流速控制效果验证
6.4.1 电池包流速控制模型
6.4.2 仿真验证
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 论文总结
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GNL模型自适应无迹卡尔曼滤波的电动汽车荷电状态估计[J]. 颜湘武,郭玉威,王雨薇,邓浩然,郭琪. 科学技术与工程. 2018(30)
[2]锂电池性能与温度相关性的基础实验研究[J]. 张立玉,路昭,韦立川,漆鹏程,孟祥兆,康三娜,赵民,金立文. 西安交通大学学报. 2018(05)
[3]圆柱形锂离子电池模组微通道液冷热模型[J]. 赵春荣,曹文炅,董缇,蒋方明. 化工学报. 2017(08)
[4]三维锂离子单电池电化学-热耦合模型[J]. 张立军,李文博,程洪正. 电源技术. 2016(07)
[5]往复流散热方式的锂离子电池热管理[J]. 梁波,欧阳陈志,刘燕平,毛聪,唐思绮,江清柏. 汽车工程. 2014(12)
[6]电动汽车锂离子动力电池充放电性能试验分析[J]. 杨阳,汤桃峰,秦大同,胡明辉. 世界科技研究与发展. 2012 (05)
[7]混合动力汽车镍氢电池组通风结构优化分析[J]. 眭艳辉,王文,夏保佳,娄豫皖,阎永恒. 汽车工程. 2010(03)
[8]动力电池热管冷却效果实验[J]. 张国庆,吴忠杰,饶中浩,傅李鹏. 化工进展. 2009(07)
[9]锂离子电池的特点及应用[J]. 王海明,郑绳楦,刘兴顺. 电气时代. 2004(03)
[10]电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究[J]. 王震坡,孙逢春. 车辆与动力技术. 2002(04)
硕士论文
[1]多回路水冷方式的动力电池组热管理系统研究[D]. 王留.吉林大学 2017
[2]锂离子电池荷电状态在线估计技术研究[D]. 赵晓兵.南京航空航天大学 2016
[3]纯电动汽车用锂离子电池组液体冷却散热结构分析及优化[D]. 罗曼.重庆大学 2014
[4]纯电动汽车锂电池组温度场研究及散热结构优化[D]. 林国发.重庆大学 2011
[5]18650锂离子电池大电流放电性能的研究[D]. 熊英.湖南大学 2007
本文编号：3162091
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电池单体生热模型研究现状
1.2.2 冷却系统冷却模式研究现状
1.3 本论文研究内容及章节安排
第2章 纯电动汽车电池包串并联方式设计
2.1 电池包能量需求计算
2.2 电机最大需求功率的计算
max1计算"> 2.2.1 最高车速行驶电机需求功率Pmax1计算
max2计算"> 2.2.2 最大爬坡度行驶电机需求功率Pmax2计算
max3计算"> 2.2.3 加速度行驶至最高车速电机需求功率Pmax3计算
2.3 电池包串并联方式设计
2.4 本章小结
第3章 电池单体生热模型的建立
3.1 锂离子电池结构及工作原理
3.1.1 锂离子电池结构
3.1.2 锂离子电池工作原理
3.2 锂离子电池生热计算
3.3 单体生热模型搭建
3.3.1 电池单体充放电试验
3.3.2 电池单体生热模型验证
3.4 本章小结
第4章 冷却系统结构设计与优化
4.1 电池模组参数化建模
4.1.1 模组内电池单体布局设计
4.1.2 电池与冷却管间相对位置分析
4.1.3 电池模组参数化建模
4.2 电池模组结构参数优化
4.2.1 正交试验表头设计
4.2.2 正交仿真试验
4.2.3 正交试验数据处理
4.3 本章小结
第5章 整车建模与仿真
5.1 纯电动汽车整车建模
5.1.1 行驶工况
5.1.2 车辆动力学建模
5.1.3 电池包建模
5.2 电动汽车整车仿真
5.3 模型及仿真结果可靠性验证
5.4 本章小结
第6章 冷却液控制方案设计
6.1 冷却液控制方案
6.2 水泵初始功率计算
6.3 冷却液流速调节控制器设计
6.3.1 基于最高温度的调节控制器设计
6.3.2 基于最大温差的流速调节控制器设计
6.4 流速控制效果验证
6.4.1 电池包流速控制模型
6.4.2 仿真验证
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 论文总结
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GNL模型自适应无迹卡尔曼滤波的电动汽车荷电状态估计[J]. 颜湘武,郭玉威,王雨薇,邓浩然,郭琪. 科学技术与工程. 2018(30)
[2]锂电池性能与温度相关性的基础实验研究[J]. 张立玉,路昭,韦立川,漆鹏程,孟祥兆,康三娜,赵民,金立文. 西安交通大学学报. 2018(05)
[3]圆柱形锂离子电池模组微通道液冷热模型[J]. 赵春荣,曹文炅,董缇,蒋方明. 化工学报. 2017(08)
[4]三维锂离子单电池电化学-热耦合模型[J]. 张立军,李文博,程洪正. 电源技术. 2016(07)
[5]往复流散热方式的锂离子电池热管理[J]. 梁波,欧阳陈志,刘燕平,毛聪,唐思绮,江清柏. 汽车工程. 2014(12)
[6]电动汽车锂离子动力电池充放电性能试验分析[J]. 杨阳,汤桃峰,秦大同,胡明辉. 世界科技研究与发展. 2012 (05)
[7]混合动力汽车镍氢电池组通风结构优化分析[J]. 眭艳辉,王文,夏保佳,娄豫皖,阎永恒. 汽车工程. 2010(03)
[8]动力电池热管冷却效果实验[J]. 张国庆,吴忠杰,饶中浩,傅李鹏. 化工进展. 2009(07)
[9]锂离子电池的特点及应用[J]. 王海明,郑绳楦,刘兴顺. 电气时代. 2004(03)
[10]电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究[J]. 王震坡,孙逢春. 车辆与动力技术. 2002(04)
硕士论文
[1]多回路水冷方式的动力电池组热管理系统研究[D]. 王留.吉林大学 2017
[2]锂离子电池荷电状态在线估计技术研究[D]. 赵晓兵.南京航空航天大学 2016
[3]纯电动汽车用锂离子电池组液体冷却散热结构分析及优化[D]. 罗曼.重庆大学 2014
[4]纯电动汽车锂电池组温度场研究及散热结构优化[D]. 林国发.重庆大学 2011
[5]18650锂离子电池大电流放电性能的研究[D]. 熊英.湖南大学 2007
本文编号：3162091
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3162091.html
