基于风冷散热的电动汽车电池组电热耦合模型及温度控制研究

发布时间：2023-02-19 14:20

　　全球能源短缺问题日渐严重,电动汽车作为一种清洁、能源利用率高的出行工具被广泛推广。电池为电动汽车提供动力,影响着汽车性能。锂离子电池具有能量密度高、自放电率低等优点,被广泛用于电动汽车。电动汽车运行过程中,锂离子电池持续放电,放出大量的热,温度升高。锂离子电池适宜的工作温度为15-35°C,当工作在高温环境中,电池寿命和电池容量快速下降,同时大量的热积聚在电池内部,锂离子电池可能会发生热失控甚至是爆炸。因此有必要有效估计并控制电池温度。由于电池内核温度与表面温度存在不一致性,在极端工况下,内核温度会先于表面温度达到热失控临界点,且内核温度无法通过传感器直接测量,因此,建立电池组热模型实时估计电池表面及内核温度变化,并通过控制入口处冷却空气温度,改变电池散热情况,将电池内核温度维持在目标温度附近,有利于提高电池性能,保证电池安全。在选择风冷散热的基础下,本文研究内容为:建立单体电池的电热耦合模型估计电池表面及内核温度。电池电热耦合模型由等效电路模型和热模型组成。将电池等效为电池表面与内核两部分,分别对电池表面与内核进行生热特性和散热特性分析,建立电池表面与内核的热平衡方程,组成电池热模型...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题的国内外研究现状
        1.2.1 电池冷却方式研究现状
        1.2.2 电池热模型研究现状
        1.2.3 电池温度控制算法研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 电池组电热耦合模型建立
    2.1 单体电池电热耦合模型
        2.1.1 等效电路模型
        2.1.2 电池热模型
        2.1.3 单体电池电热耦合模型
    2.2 模型参数辨识
        2.2.1 锂离子电池测试平台
        2.2.2 等效电路模型参数辨识
        2.2.3 热模型参数辨识
    2.3 电池组电热耦合模型
    2.4 本章小结
第3章 电池组电热耦合模型验证
    3.1 CFD技术与ANSYS软件仿真设置
        3.1.1 GAMBIT设置
        3.1.2 FLUENT设置
        3.1.3 可靠性验证
    3.2 电池组电热耦合模型验证结果
        3.2.1 恒流工况下电池组电热耦合模型验证
        3.2.2 NEDC工况下电池组电热耦合模型验证
        3.2.3 US06工况下电池组电热耦合模型验证
    3.3 本章小结
第4章 基于模型预测控制的电池组温度控制器设计及效果验证
    4.1 模型预测控制算法概述及原理
    4.2 基于模型预测控制的电池组温度控制器设计
        4.2.1 模型预测控制器设计
        4.2.2 约束优化问题求解
        4.2.3 约束MPC的闭环控制
    4.3 MATLAB-ANSYS联合仿真验证电池组温度控制器效果
        4.3.1 MATLAB-ANSYS联合仿真
        4.3.2 恒流工况下电池组温度控制器效果验证
        4.3.3 NEDC工况下电池组温度控制器效果验证
        4.3.4 US06工况下电池组温度控制器效果验证
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3746383