纯电动汽车锂离子电池组液冷散热系统研究
发布时间：2022-07-14 09:24
动力电池作为纯电动汽车的唯一的动力源,其性能的优劣直接影响整车的性能,而温度是影响电池性能的重要因素,电池处于高温时,如若未进行有效的散热措施,电池性能会迅速衰减,甚至引发热失控,因此对电池散热系统进行研究具有重要意义。本文以某公司生产的三元锂离子电池组为研究对象,采用理论分析、数值模拟、试验验证相结合的方法对电池的发热行为进行分析并进行了相应的散热措施。主要研究内容如下:（1）在分析锂离子电池结构组成、工作原理、产热、传热和散热原理的基础上,研究了温度对锂离子电池循环寿命、容量、电池内阻和热稳定性的影响,同时进行了不同放电倍率和不同温度条件下的单体温升试验。（2）依据电池生热机理,建立单体热仿真模型,在STAR-CCM+软件中进行瞬态温度场仿真,将仿真值与试验值对比验证仿真模型的准确性,同时分析了放电倍率、环境温度、对流换热系数对单体温升的影响。最后研究了11个单体组成的小模组在不同放电倍率下的温升特性,仿真结果表明高倍率放电小模组温升远超出电池的最佳工作温度范围,需对单体及模组进行相应散热措施。（3）针对给定的电池模组设计了一款电池液冷散热系统,在Advisor软件中进行整车HWF...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电动汽车及动力电池研究现状
1.2.1 电动汽车研究现状
1.2.2 动力电池研究现状
1.3 电池热管理研究现状
1.3.1 热管理研究背景
1.3.2 热管理研究内容
1.3.3 热管理国内外研究现状
1.4 论文主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 锂离子电池热特性试验及分析
2.1 锂离子电池结构及工作原理
2.1.1 锂离子电池分类及结构
2.1.2 锂离子电池工作原理
2.2 锂离子电池生热机理
2.3 锂离子电池传热机理
2.4 锂离子电池热物性参数
2.5 温度对电池性能影响分析
2.5.1 温度对电池循环寿命的影响
2.5.2 温度对电池放电性能的影响
2.5.3 温度对电池内阻的影响
2.5.4 温度对电池热稳定性的影响
2.6 单体放电温升试验研究
2.6.1 不同放电倍率下电池温升试验
2.6.2 不同环境温度下电池放电温升试验
2.7 本章小结
第三章 锂离子电池单体及小模组热仿真研究
3.1 CFD理论分析与研究技术
3.1.1 CFD基本概念
3.1.2 STAR-CCM+软件介绍
3.1.3 CFD基本控制方程
3.2 锂离子电池单体仿真研究
3.2.1 单体建模
3.2.2 初始条件及边界条件设定
3.2.3 单体热物性参数获取
3.2.4 单体温度场仿真与试验验证
3.3 不同条件下单体温度场仿真
3.3.1 不同放电倍率下单体温度场仿真分析
3.3.2 不同对流换热系数下单体温度场仿真分析
3.3.3 不同环境温度下单体温度场仿真分析
3.4 锂离子电池小模组温度场仿真分析
3.5 本章小结
第四章 锂离子电池组液冷散热系统设计及优化
4.1 锂离子电池组液冷系统方案选择
4.1.1 夹套式液冷散热系统
4.1.2 板式液冷系统
4.1.3 液冷方案选择
4.2 电池组液冷系统建模
4.2.1 电池组液冷系统几何建模
4.2.2 电池组液冷系统网格划分
4.3 电池组液冷系统仿真
4.3.1 动态工况下的电池放电特性分析
4.3.2 液冷系统计算模型和边界条件选择
4.3.3 液冷系统仿真分析
4.4 电池组液冷系统换热特性分析
4.4.1 不同环境温度系统换热特性分析
4.4.2 不同冷却液温度系统换热特性分析
4.4.3 不同冷却液入口流量系统换热特性分析
4.4.4 接触热阻对液冷散热系统的影响分析
4.5 电池组温度均匀性优化
4.5.1 从导热系数角度探究电池温度均匀性
4.5.2 添加辅助冷板探究电池温度均匀性
4.6 本章小结
第五章 锂离子电池组液冷散热系统试验验证
5.1 高温中低速定速爬坡试验验证
5.2 高温高速爬坡试验验证
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国新能源汽车发展关键影响因素识别分析[J]. 王娜. 南京工业大学学报(社会科学版). 2017(04)
[2]多国宣布未来将禁售燃油车[J]. 鲁静芳. 生态经济. 2017(12)
[3]五部委出台新能源汽车“双积分”管理办法[J]. 变频器世界. 2017 (10)
[4]锂离子电池组热管理系统研究现状[J]. 白帆飞,宋文吉,陈明彪,冯自平. 电池. 2016(03)
[5]锂离子电池测试系统的设计与实现[J]. 付志超,于水英,王晓晨,郭丽. 船电技术. 2015(10)
[6]中国新能源汽车产业发展展望[J]. 唐葆君,刘江鹏. 北京理工大学学报(社会科学版). 2015(02)
[7]锂离子电池放电循环的发热特性研究[J]. 杨乃兴,张兄文,李国君. 工程热物理学报. 2014(09)
[8]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)
[9]基于液体冷却和加热的电动汽车电池热管理系统(英文)[J]. 袁昊,王丽芳,王立业. 汽车安全与节能学报. 2012(04)
[10]C/LiFePO4动力蓄电池的热行为[J]. 李文成,卢世刚. 中国有色金属学报. 2012(04)
博士论文
[1]液流循环电池成组传热强化及其整车集成热管理研究[D]. 张天时.吉林大学 2016
[2]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]电动汽车电池组液流热管理系统研究与设计[D]. 喻昆仑.长安大学 2017
[2]液冷式电池热管理系统换热特性与控制方法研究[D]. 刘玮.吉林大学 2017
[3]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
[4]低温环境下锂离子电池组热管理系统研究[D]. 郎春艳.华南理工大学 2016
[5]锂离子动力电池组液冷结构设计及散热性能分析[D]. 李存俊.合肥工业大学 2016
[6]新能源汽车补贴政策研究[D]. 宋海清.北京理工大学 2015
[7]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
[8]混合动力汽车动力电池组的热管理系统研究[D]. 何小颤.华南理工大学 2012
本文编号：3660863
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 电动汽车及动力电池研究现状
1.2.1 电动汽车研究现状
1.2.2 动力电池研究现状
1.3 电池热管理研究现状
1.3.1 热管理研究背景
1.3.2 热管理研究内容
1.3.3 热管理国内外研究现状
1.4 论文主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 锂离子电池热特性试验及分析
2.1 锂离子电池结构及工作原理
2.1.1 锂离子电池分类及结构
2.1.2 锂离子电池工作原理
2.2 锂离子电池生热机理
2.3 锂离子电池传热机理
2.4 锂离子电池热物性参数
2.5 温度对电池性能影响分析
2.5.1 温度对电池循环寿命的影响
2.5.2 温度对电池放电性能的影响
2.5.3 温度对电池内阻的影响
2.5.4 温度对电池热稳定性的影响
2.6 单体放电温升试验研究
2.6.1 不同放电倍率下电池温升试验
2.6.2 不同环境温度下电池放电温升试验
2.7 本章小结
第三章 锂离子电池单体及小模组热仿真研究
3.1 CFD理论分析与研究技术
3.1.1 CFD基本概念
3.1.2 STAR-CCM+软件介绍
3.1.3 CFD基本控制方程
3.2 锂离子电池单体仿真研究
3.2.1 单体建模
3.2.2 初始条件及边界条件设定
3.2.3 单体热物性参数获取
3.2.4 单体温度场仿真与试验验证
3.3 不同条件下单体温度场仿真
3.3.1 不同放电倍率下单体温度场仿真分析
3.3.2 不同对流换热系数下单体温度场仿真分析
3.3.3 不同环境温度下单体温度场仿真分析
3.4 锂离子电池小模组温度场仿真分析
3.5 本章小结
第四章 锂离子电池组液冷散热系统设计及优化
4.1 锂离子电池组液冷系统方案选择
4.1.1 夹套式液冷散热系统
4.1.2 板式液冷系统
4.1.3 液冷方案选择
4.2 电池组液冷系统建模
4.2.1 电池组液冷系统几何建模
4.2.2 电池组液冷系统网格划分
4.3 电池组液冷系统仿真
4.3.1 动态工况下的电池放电特性分析
4.3.2 液冷系统计算模型和边界条件选择
4.3.3 液冷系统仿真分析
4.4 电池组液冷系统换热特性分析
4.4.1 不同环境温度系统换热特性分析
4.4.2 不同冷却液温度系统换热特性分析
4.4.3 不同冷却液入口流量系统换热特性分析
4.4.4 接触热阻对液冷散热系统的影响分析
4.5 电池组温度均匀性优化
4.5.1 从导热系数角度探究电池温度均匀性
4.5.2 添加辅助冷板探究电池温度均匀性
4.6 本章小结
第五章 锂离子电池组液冷散热系统试验验证
5.1 高温中低速定速爬坡试验验证
5.2 高温高速爬坡试验验证
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国新能源汽车发展关键影响因素识别分析[J]. 王娜. 南京工业大学学报(社会科学版). 2017(04)
[2]多国宣布未来将禁售燃油车[J]. 鲁静芳. 生态经济. 2017(12)
[3]五部委出台新能源汽车“双积分”管理办法[J]. 变频器世界. 2017 (10)
[4]锂离子电池组热管理系统研究现状[J]. 白帆飞,宋文吉,陈明彪,冯自平. 电池. 2016(03)
[5]锂离子电池测试系统的设计与实现[J]. 付志超,于水英,王晓晨,郭丽. 船电技术. 2015(10)
[6]中国新能源汽车产业发展展望[J]. 唐葆君,刘江鹏. 北京理工大学学报(社会科学版). 2015(02)
[7]锂离子电池放电循环的发热特性研究[J]. 杨乃兴,张兄文,李国君. 工程热物理学报. 2014(09)
[8]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)
[9]基于液体冷却和加热的电动汽车电池热管理系统(英文)[J]. 袁昊,王丽芳,王立业. 汽车安全与节能学报. 2012(04)
[10]C/LiFePO4动力蓄电池的热行为[J]. 李文成,卢世刚. 中国有色金属学报. 2012(04)
博士论文
[1]液流循环电池成组传热强化及其整车集成热管理研究[D]. 张天时.吉林大学 2016
[2]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]电动汽车电池组液流热管理系统研究与设计[D]. 喻昆仑.长安大学 2017
[2]液冷式电池热管理系统换热特性与控制方法研究[D]. 刘玮.吉林大学 2017
[3]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
[4]低温环境下锂离子电池组热管理系统研究[D]. 郎春艳.华南理工大学 2016
[5]锂离子动力电池组液冷结构设计及散热性能分析[D]. 李存俊.合肥工业大学 2016
[6]新能源汽车补贴政策研究[D]. 宋海清.北京理工大学 2015
[7]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
[8]混合动力汽车动力电池组的热管理系统研究[D]. 何小颤.华南理工大学 2012
本文编号：3660863
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