电动汽车电池包匹配及热特性研究

发布时间：2021-06-01 00:47

　　近些年来,新能源汽车发展迅速,动力电池作为电动汽车的能量来源,在整车中占有举足轻重的地位。但电池对温度很敏感,过高过低的温度都会引起其使用性能的下降甚至发生爆炸等危险事故,因此必须对其散热系统合理设计以保证电池的正常工作。本文从提高电池散热效果的角度出发,主要做了以下工作:1.本文首先主要从电压、能量、功率三个方面为某车辆匹配了电池。然后分析了电池的生热传热机理,建立了电池的热模型,阐述了电池热特性参数的获取方法,并介绍了CFD（计算流体力学）的理论基础。2.通过搭建实验平台,对单体锂电池进行温升实验,然后利用CFD仿真手段模拟了不同工况下电池的温升情况,最后通过对比验证了所建立模型的准确性。3.在所建立模型基础上,通过CFD仿真手段研究了风冷模式下电池间距（边距,横向间距,纵向间距）对电池散热效果的影响,得出了影响电池顺排排列和叉排排列散热效果的主要因素,为下文进一步分析提供了依据。4.通过对电池组进行多工况单向流瞬态模拟仿真研究,明确了单向流散热在极限工况下使用的弊端。在此基础上提出了往复流散热方案,并在爬坡极限工况下对其散热效果进行了仿真验证,结果表明使用往复流散热可以有效提高电... 

【文章来源】：重庆理工大学重庆市

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 车用锂电池发展现状
        1.2.1 动力电池匹配要求
        1.2.2 电池热效应研究现状
        1.2.3 电池组热管理研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
2 动力电池匹配
    2.1 研究对象及参数
    2.2 动力电池参数匹配
        2.2.1 电池组电压的选择
        2.2.2 电池组能量需求分析
        2.2.3 电池组功率需求分析
    2.3 电池选型分析
    2.4 电池连接分析
    2.5 本章小结
3 电池单体实验与仿真研究
    3.1 电池热特性分析
        3.1.1 生热特性分析
        3.1.2 电池内部的传热分析
        3.1.3 电池外部的传热分析
    3.2 锂离子电池热模型建立
        3.2.1 锂离子热微分方程的确定
        3.2.2 锂离子电池参数的确定
    3.3 单体模型验证
        3.3.1 锂电池对流散热仿真分析
        3.3.2 电池单体温升实验
        3.3.3 结果对比分析
    3.4 本章小结
4 电池不同排列方式风冷散热研究
    4.1 电池组仿真模型
        4.1.1 研究对象及网格模型
        4.1.2 粘性模型选择
        4.1.3 边界条件
    4.2 顺排排列散热仿真研究
        4.2.1 改变电池边距温度场分析
        4.2.2 改变纵向间距温度场分析
        4.2.3 改变横向间距温度场分析
    4.3 叉排排列仿真结果分析
        4.3.1 改变电池边距温度场分析
        4.3.2 改变纵向间距温度场分析
        4.3.3 改变横向间距温度场分析
    4.4 本章小结
5 单向流与往复流瞬态仿真研究
    5.1 几何建模及网格划分
    5.2 瞬态仿真计算设置
        5.2.1 粘性模型选择
        5.2.2 边界条件设置
    5.3 高速工况瞬态仿真分析
        5.3.1 顺排单向流仿真分析
        5.3.2 叉排单向流仿真分析
        5.3.3 对比分析
    5.4 爬坡工况瞬态仿真分析
        5.4.1 顺排单向流仿真分析
        5.4.2 叉排单向流仿真分析
        5.4.3 对比分析
    5.5 往复流冷却散热
        5.5.1 往复流原理
        5.5.2 顺排往复流结果分析
        5.5.3 叉排往复流结果分析
        5.5.4 对比分析
    5.6 本章小结
6 电池组散热方案优化研究
    6.1 散热方案确定
        6.1.1 顺排往复流CFD仿真分析
        6.1.2 叉排往复流CFD仿真分析
        6.1.3 仿真对比分析研究
    6.2 散热方案的优化
        6.2.1 循环周期间隙对散热的影响
        6.2.2 环境温度对散热的影响
    6.3 散热控制策略
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]纯电动汽车电控系统参数匹配[J]. 许保同,杨国亮,吴奇.  汽车工程师. 2016(10)
[3]热质理论及其应用研究进展[J]. 纪军,刘涛,张兴,过增元.  中国科学基金. 2014(06)
[4]一种使用相变材料的新型电动汽车电池热管理系统[J]. 靳鹏超,王世学.  化工进展. 2014(10)
[5]基于相变材料的锂离子电池组热管理研究进展[J]. 李军,李庆彪,黄际伟,朱建新.  电源技术. 2014(09)
[6]考虑电动空调能耗的纯电动汽车动力传动系统参数匹配[J]. 秦大同,武仲斌,黄晶莹,陈淑江.  重庆大学学报. 2013(12)
[7]圆柱形氢镍电池温升效应研究[J]. 李怡,李茂德,梁芃,魏炜.  电源技术. 2013(08)
[8]电动汽车动力电池生热模型和散热特性[J]. 姬芬竹,刘丽君,杨世春,徐斌.  北京航空航天大学学报. 2014(01)
[9]锂离子电池三维多层多物理场模型[J]. 李腾,林成涛,陈全世.  清华大学学报(自然科学版). 2012(07)
[10]添加剂对石蜡混合物热性能影响的研究[J]. 闫全英,霍冉,李丽莎.  材料导报. 2011(S2)

博士论文
[1]纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究[D]. 李哲.清华大学 2011

硕士论文
[1]电动汽车锂离子电池热特性分析及散热优化[D]. 李甜甜.南昌大学 2016
[2]纯电动汽车用动力电池组热特性研究[D]. 江超.合肥工业大学 2015
[3]锂离子动力电池生热特性分析及其选配[D]. 康海鹏.吉林大学 2014
[4]电动汽车用锂离子电池热特性及散热装置的数值模拟[D]. 胡锐鸿.华南理工大学 2014
[5]纯电动汽车锂离子电池热效应及电池组散热结构优化[D]. 李涛.重庆大学 2013
[6]电动汽车动力系统匹配设计及性能仿真研究[D]. 吴秋德.吉林大学 2011
[7]混合动力车用镍氢电池组散热性能CFD仿真与试验研究[D]. 梁昌杰.重庆大学 2010



本文编号：3209313