某新能源商用车动力电池热管理分析与改进设计

发布时间：2022-08-08 14:41

　　近年来,随着人们对环境的重视,电动汽车得到了快速发展。现阶段电动汽车的发展主要受到电池技术的制约。锂电池作为电动汽车主要动力来源,具有工作电压高、比能量高、寿命长、无污染的优点。但是其性能表现对温度比较敏感。在低温环境下,锂电池化学反应速率下降,锂电池的容量明显降低导致电动汽车续航里程下降;在高温环境下,电池内阻上升导致电池的放电电压下降,电池工作效率下降。甚至,温度过高引发电池热失控,造成安全事故。因此,合理的电池热管理十分重要。本文的主要研究内容如下:首先研究了电池工作过程中的热行为,主要包括产热、导热、对流换热和热辐射。建立电池的简化模型,并对电池进行循环充放电温升仿真和实验,对比实验和仿真结果,验证了电池模型具有较好的准确性。再分别对单体电池在不同放电倍率、不同环境温度下的散热情况进行CFD仿真。结果表明,常温下,电池以最大可持续放电电流（2.5C）完全放电后温度为54.74℃。当环境温度超过11.71℃时,电池以2.5C电流完全放电将超过40℃。原电池箱内的电池PACK是由98个单体电池并联组成,采用自然风冷的热管理方式,在Fluent里对原PACK在25℃下以2.5C电流完... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 电动汽车发展现状
    1.2 动力电池发展现状
    1.3 电动汽车动力电池热管理系统
        1.3.1 电池热管理的必要性
        1.3.2 动力电池热管理的分类
    1.4 动力电池热管理的研究现状
    1.5 本文的研究内容与研究方法
2 锂离子电池的热特性及计算流体力学简介
    2.1 锂离子电池的结构组成及工作原理
        2.1.1 锂离子电池的基本结构
        2.1.2 锂离子电池的特点
        2.1.3 锂离子电池的工作原理
    2.2 锂离子电池的热特性研究及热物理参数计算
        2.2.1 锂离子电池的传热特性
        2.2.2 锂离子电池生热率
        2.2.3 锂离子电池热物理参数的计算方法
    2.3 计算流体力学简介
        2.3.1 计算流体力学概述
        2.3.2 流体力学控制方程
        2.3.3 CFD求解过程
    2.4 本章小结
3 单体锂离子电池热特性仿真分析与实验研究
    3.1 锂离子电池单体建模与热物理参数计算
        3.1.1 锂离子电池简化模型的建立
        3.1.2 锂离子电池生热率的计算
    3.2 锂离子电池单体充放电温升仿真分析
        3.2.1 锂离子电池单体网格模型的划分
        3.2.2 单体锂电池充放电温升仿真
    3.3 单体锂电池热特性实验研究
        3.3.1 实验设备
        3.3.2 实验方案
        3.3.3 实验结果分析
        3.3.4 仿真与实验结果的对比分析
    3.4 锂离子电池单体热特性仿真分析
        3.4.1 不同放电倍率下电池温度场仿真
        3.4.2 不同环境温度下电池温度场仿真
    3.5 本章小结
4 电池PACK改进设计与热仿真
    4.1 原动力电池风冷PACK散热性能分析
    4.2 单通道串联液体冷却PACK设计与仿真计算
        4.2.1 单通道串联液体冷却PACK的设计
        4.2.2 单通道串联液体冷却PACK的仿真分析
    4.3 多通道串联液体冷却PACK设计与仿真计算
        4.3.1 多通道串联液体冷却PACK的设计
        4.3.2 多通道串联液体冷却PACK的仿真分析
    4.4 多通道并联液体冷却PACK设计与仿真计算
        4.4.1 多通道并联液体冷却PACK的设计
        4.4.2 多通道并联液体冷却PACK的仿真分析
        4.4.3 三种多通道并联液体冷却PACK散热效果对比
    4.5 电池组PACK改进设计方案的对比分析
    4.6 本章小结
5 电池箱冷却液路线设计及散热性能分析
    5.1 电池箱内电池PACK排布及冷却液路线布置
    5.2 电池Module冷却液流动特性分析
    5.3 本章小结
6 全文总结及展望
    6.1 论文工作内容总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3671697