电动汽车电池热特性及电池组风冷散热研究
发布时间：2021-06-08 10:54
本文在国家自然科学基金（No.51675258,51261024,51075372）、江西省科技计划项目（No.20141BBE50021）和鸥瑞智诺能源科技（天津）有限公司资助下,针对当前电动汽车领域,电池组在工作过程中热量积累过多、箱体内部温度过高、对环境适应能力差,致使动力电池组在热滥用条件下工作时,出现电池性能下降,循环寿命缩短等一系列问题。首先,分析了目前电池模组主要的排列方式以及电池箱体散热结构特点,有相关学者只研究了箱体进风口开设对箱体内部温度场分布的影响,却未对出风口做过多研究,本文结合圆柱电池特点,首先提出了在箱体不同位置处开设进、出风口结构;其次,运用实验结合计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真的方法,采用18650型号的圆柱电池建立二维模型,研究了电池箱不同排列及进、出风口开设下,在同一风速时,箱体内部的温度场、速度场变化规律;最后,运用相关实验及CFD仿真,研究了圆柱电池三维模型在不同排列下,其风冷散热的有效性以及所存在的局限性,为后续电池组热管理系统设计提供理论指导以及可靠性依据,甚至还可以节省热管理系统开发成本...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电池热失控造成的爆燃
构以及热管理系统，来确保电池组的安全性能以及循环使用寿命，这也使得热管理系统成为了电动汽车电池组不可或缺的一部分，随着电动化的不断推进，电池热管理技术的不断提升，将会是一种必然趋势。1.3.2 电动汽车电池组热管理系统分类及优缺点电池组热管理系统从大的方向可分为两类：(1)主动式、被动式热管理系统；(2)以空气、液体、相变材料为介质的电池热管理系统以及冷板、热管等以制冷或制热为原理的热管理系统[21]。在实际环境中，根据不同的工况条件、电池类型、电池结构、汽车结构尺寸和功率要求，有时或采用几种散热方式耦合集成在一起使用。1、主动式风冷散热的散热过程其热量交换方式主要是强制对流，因此，若电池模组空间允许，可以安装散热装置来提供冷风，其散热过程如图 1-3 所示。该散热方式弱化了对电池包的密封性要求，可运用在比较复杂的热管理设计中，在整车上电池的布置不受安装位置的限制，对整车的结构设计要求不大[22]。
2、被动式风冷散热一般是指不借助外界能量，只利用车的行驶速度产生的自然风将电池的温度降低[23]，如图 1-5、图 1-6 所示。该方法简单可靠，成本低，过程中热量的传递多以自然对流为主。但为了散热更好，电池模组、电池密封的外形都需要采用特别的结构设计以及特殊材质[85]，或者是设置合理的流道空间，以增大电池的散热面积[24]。被动式液冷系统中，使用液态流体与外界冷却空气进行热对换的方法将电池产生的热量散去[25]，其散热过程原理如图 1.7 所示。图 1-4 主动散热 —液体循环图 1-5 被动散热 —外部空气流通
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent的锂离子动力电池的热分析[J]. 周庆辉,陈展,刘少楠. 北京建筑大学学报. 2017(03)
[2]动力锂离子电池模块散热结构仿真研究[J]. 程昀,李劼,贾明,汤依伟,宋文锋,张治安,张凯. 中国有色金属学报. 2015(06)
[3]电动汽车用锂离子电池的温度敏感性研究综述[J]. 李平,安富强,张剑波,王浩然. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[4]圆柱锂离子动力电池电热特性仿真[J]. 杜双龙,赖延清,贾明,程昀,张红亮,张凯,刘业翔. 中国有色金属学报. 2014(07)
[5]混合动力汽车镍氢动力电池包热管理研究[J]. 曾凡帅,魏学哲. 机电一体化. 2014(05)
[6]德国新能源汽车产业政策及其启示[J]. 陈翌,孔德洋. 德国研究. 2014(01)
[7]日本新能源汽车发展及对我国的启示[J]. 张天舒. 可再生能源. 2014(02)
[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]电动汽车动力电池热管理实验与数值分析[J]. 饶中浩,汪双凤,洪思慧,巫茂春. 工程热物理学报. 2013(06)
[10]基于双进双出流径液冷系统散热的电池模块热特性分析[J]. 徐晓明,赵又群. 中国机械工程. 2013(03)
博士论文
[1]基于锂离子动力电池的纯电动汽车能量管理系统控制策略与优化[D]. 董冰.吉林大学 2014
[2]车用锂离子动力电池组的一致性研究[D]. 郑岳久.清华大学 2014
[3]基于固液相变传热介质的动力电池热管理研究[D]. 饶中浩.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]锂离子电池组温度场模拟与试验研究[D]. 姜海.大连海事大学 2017
[2]充放电条件下LiCoO2电池整体变形实时测试及铜箔拉伸性能分析[D]. 罗军.湘潭大学 2016
[3]电动汽车锂离子电池组散热特性仿真研究[D]. 李升东.重庆交通大学 2016
[4]智能电池巡检仪的研究[D]. 马新文.武汉工程大学 2015
[5]车用动力电池多内热源生热模型和电热不一致性研究[D]. 郭巧嫣.华南理工大学 2015
[6]电动车锂电池热管理系统研究[D]. 赵卫兵.吉林大学 2014
[7]基于电池组温度状态的纯电动汽车能量管理策略研究[D]. 李景.重庆大学 2014
[8]石油焦炭素作为锂离子电池负极材料的改性研究[D]. 谢一龙.济南大学 2014
[9]电动汽车电池剩余电量估计的方法研究[D]. 李林.沈阳工业大学 2014
[10]锂离子动力电池热分析及优化[D]. 欧阳陈志.长沙理工大学 2013
本文编号：3218294
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电池热失控造成的爆燃
构以及热管理系统，来确保电池组的安全性能以及循环使用寿命，这也使得热管理系统成为了电动汽车电池组不可或缺的一部分，随着电动化的不断推进，电池热管理技术的不断提升，将会是一种必然趋势。1.3.2 电动汽车电池组热管理系统分类及优缺点电池组热管理系统从大的方向可分为两类：(1)主动式、被动式热管理系统；(2)以空气、液体、相变材料为介质的电池热管理系统以及冷板、热管等以制冷或制热为原理的热管理系统[21]。在实际环境中，根据不同的工况条件、电池类型、电池结构、汽车结构尺寸和功率要求，有时或采用几种散热方式耦合集成在一起使用。1、主动式风冷散热的散热过程其热量交换方式主要是强制对流，因此，若电池模组空间允许，可以安装散热装置来提供冷风，其散热过程如图 1-3 所示。该散热方式弱化了对电池包的密封性要求，可运用在比较复杂的热管理设计中，在整车上电池的布置不受安装位置的限制，对整车的结构设计要求不大[22]。
2、被动式风冷散热一般是指不借助外界能量，只利用车的行驶速度产生的自然风将电池的温度降低[23]，如图 1-5、图 1-6 所示。该方法简单可靠，成本低，过程中热量的传递多以自然对流为主。但为了散热更好，电池模组、电池密封的外形都需要采用特别的结构设计以及特殊材质[85]，或者是设置合理的流道空间，以增大电池的散热面积[24]。被动式液冷系统中，使用液态流体与外界冷却空气进行热对换的方法将电池产生的热量散去[25]，其散热过程原理如图 1.7 所示。图 1-4 主动散热 —液体循环图 1-5 被动散热 —外部空气流通
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent的锂离子动力电池的热分析[J]. 周庆辉,陈展,刘少楠. 北京建筑大学学报. 2017(03)
[2]动力锂离子电池模块散热结构仿真研究[J]. 程昀,李劼,贾明,汤依伟,宋文锋,张治安,张凯. 中国有色金属学报. 2015(06)
[3]电动汽车用锂离子电池的温度敏感性研究综述[J]. 李平,安富强,张剑波,王浩然. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[4]圆柱锂离子动力电池电热特性仿真[J]. 杜双龙,赖延清,贾明,程昀,张红亮,张凯,刘业翔. 中国有色金属学报. 2014(07)
[5]混合动力汽车镍氢动力电池包热管理研究[J]. 曾凡帅,魏学哲. 机电一体化. 2014(05)
[6]德国新能源汽车产业政策及其启示[J]. 陈翌,孔德洋. 德国研究. 2014(01)
[7]日本新能源汽车发展及对我国的启示[J]. 张天舒. 可再生能源. 2014(02)
[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]电动汽车动力电池热管理实验与数值分析[J]. 饶中浩,汪双凤,洪思慧,巫茂春. 工程热物理学报. 2013(06)
[10]基于双进双出流径液冷系统散热的电池模块热特性分析[J]. 徐晓明,赵又群. 中国机械工程. 2013(03)
博士论文
[1]基于锂离子动力电池的纯电动汽车能量管理系统控制策略与优化[D]. 董冰.吉林大学 2014
[2]车用锂离子动力电池组的一致性研究[D]. 郑岳久.清华大学 2014
[3]基于固液相变传热介质的动力电池热管理研究[D]. 饶中浩.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]锂离子电池组温度场模拟与试验研究[D]. 姜海.大连海事大学 2017
[2]充放电条件下LiCoO2电池整体变形实时测试及铜箔拉伸性能分析[D]. 罗军.湘潭大学 2016
[3]电动汽车锂离子电池组散热特性仿真研究[D]. 李升东.重庆交通大学 2016
[4]智能电池巡检仪的研究[D]. 马新文.武汉工程大学 2015
[5]车用动力电池多内热源生热模型和电热不一致性研究[D]. 郭巧嫣.华南理工大学 2015
[6]电动车锂电池热管理系统研究[D]. 赵卫兵.吉林大学 2014
[7]基于电池组温度状态的纯电动汽车能量管理策略研究[D]. 李景.重庆大学 2014
[8]石油焦炭素作为锂离子电池负极材料的改性研究[D]. 谢一龙.济南大学 2014
[9]电动汽车电池剩余电量估计的方法研究[D]. 李林.沈阳工业大学 2014
[10]锂离子动力电池热分析及优化[D]. 欧阳陈志.长沙理工大学 2013
本文编号：3218294
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