电动汽车电池热管理中的温度控制及优化
发布时间：2023-03-21 10:51
动力电池是电动汽车核心部件之一,与电动汽车的安全性、可靠性、续驶里程及动力性能等方面密切相关。随着动力电池能量密度的不断提高,动力电池循环寿命和充放电性能受温度影响大等问题也开始凸显,在冬季,夏季及大电流充/放电时尤为严重,因此迫切需要研究和开发新型高效的电池热管理技术。本文对基于液体冷却的电池热管理系统,从单电池、电池模块、热管理系统三个方面进行了研究:首先,本文对圆柱型电池,研究通过测量电池外部温度变化,并根据导热模型,实现对电池中心温度的估计和预测。对二维和一维、内热源和边界条件随时间变化的导热问题建立了模型,并获得了解析解。由于二维模型的解析解过于复杂,将其简化为一维导热问题,并采用级数截断的方法构造其近似解来进行分析,研究了初始条件、热源、热边界条件和热物性参数对电池中心温度变化的影响规律。初始条件对电池中心温度的影响在最初的时候占主导地位,但是随着时间快速衰减。热源项对电池中心温度的影响主要取决于单位体积的产热功率,当电池在大倍率放电时,可能成为影响电池内部温度的主要因素。热边界条件对电池内部温度的影响在最初阶段几乎可以忽略,但是会随时间逐渐占据主导地位。电池初始温度均匀性...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 单电池方面的热问题
1.2.2 电池模块方面的热问题
1.2.3 电池热管理系统方面的热问题
1.3 主要研究内容
第2章 圆柱型电池的导热特性研究
2.1 模型描述及求解
2.1.1 物理模型的简化
2.1.2 圆柱型电池二维导热模型
2.1.3 二维导热模型求解
2.1.4 圆柱型电池一维导热模型
2.1.5 一维导热模型求解
2.2 方法验证
2.3 结果分析与讨论
2.3.1 圆柱型电池中心温度解析解的分解
2.3.2 热源对圆柱型电池中心温度的影响
2.3.3 初始条件对圆柱型电池中心温度的影响
2.3.4 边界条件对圆柱型电池中心温度的影响
2.4 本章小结
第3章 蛇形扁管液冷电池模块流动传热特性
3.1 模型描述
3.1.1 物理模型
3.1.2 数学模型
3.2 数值计算方法及模型验证
3.2.1 数值计算方法
3.2.2 模型验证
3.3 结果分析与讨论
3.3.1 蛇形扁管厚度对电池模块流动传热的影响
3.3.2 雷诺数对电池模块流动传热的影响
3.3.3 填充物对电池模块流动传热的影响
3.3.4 电池尺寸对电池模块流动传热的影响
3.3.5 蛇形扁管电池模块的流动均匀性
3.4 本章小结
第4章 梯形电池模块流动传热特性研究
4.1 模型描述
4.1.1 物理模型
4.1.2 数学模型
4.2 网格独立性验证
4.3 模型验证
4.4 结果分析与讨论
4.4.1 锥角对电池模块流动传热的影响
4.4.2 电池间隙对电池模块流动传热的影响
4.4.3 工质对电池模块流动传热的影响
4.5 本章小结
第5章 液冷电池模块实验系统及实验方法
5.1 实验系统
5.2 实验测量段
5.2.1 电加热棒
5.2.2 模拟电池模块
5.3 实验流程
5.4 实验数据处理及不确定度分析
5.4.1 数据处理
5.4.2 不确定度分析
5.5 本章小结
第6章 电池模块的稳态和动态冷却性能及优化
6.1 矩形电池模块的冷却性能
6.1.1 1C放电倍率下矩形电池模块的温升曲线
6.1.2 2C放电倍率下矩形电池模块的温升曲线
6.2 90度锥角电池模块的冷却性能
6.2.1 1C放电倍率下90 度锥角电池模块的温升曲线
6.2.2 2C放电倍率下90 度锥角电池模块的温升曲线
6.3 60度锥角电池模块的冷却性能
6.3.1 1C放电倍率下60 度锥角电池模块的温升曲线
6.3.2 2C放电倍率下60 度锥角电池模块的温升曲线
6.4 本章小结
结论与展望
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文
致谢
本文编号：3766884
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 单电池方面的热问题
1.2.2 电池模块方面的热问题
1.2.3 电池热管理系统方面的热问题
1.3 主要研究内容
第2章 圆柱型电池的导热特性研究
2.1 模型描述及求解
2.1.1 物理模型的简化
2.1.2 圆柱型电池二维导热模型
2.1.3 二维导热模型求解
2.1.4 圆柱型电池一维导热模型
2.1.5 一维导热模型求解
2.2 方法验证
2.3 结果分析与讨论
2.3.1 圆柱型电池中心温度解析解的分解
2.3.2 热源对圆柱型电池中心温度的影响
2.3.3 初始条件对圆柱型电池中心温度的影响
2.3.4 边界条件对圆柱型电池中心温度的影响
2.4 本章小结
第3章 蛇形扁管液冷电池模块流动传热特性
3.1 模型描述
3.1.1 物理模型
3.1.2 数学模型
3.2 数值计算方法及模型验证
3.2.1 数值计算方法
3.2.2 模型验证
3.3 结果分析与讨论
3.3.1 蛇形扁管厚度对电池模块流动传热的影响
3.3.2 雷诺数对电池模块流动传热的影响
3.3.3 填充物对电池模块流动传热的影响
3.3.4 电池尺寸对电池模块流动传热的影响
3.3.5 蛇形扁管电池模块的流动均匀性
3.4 本章小结
第4章 梯形电池模块流动传热特性研究
4.1 模型描述
4.1.1 物理模型
4.1.2 数学模型
4.2 网格独立性验证
4.3 模型验证
4.4 结果分析与讨论
4.4.1 锥角对电池模块流动传热的影响
4.4.2 电池间隙对电池模块流动传热的影响
4.4.3 工质对电池模块流动传热的影响
4.5 本章小结
第5章 液冷电池模块实验系统及实验方法
5.1 实验系统
5.2 实验测量段
5.2.1 电加热棒
5.2.2 模拟电池模块
5.3 实验流程
5.4 实验数据处理及不确定度分析
5.4.1 数据处理
5.4.2 不确定度分析
5.5 本章小结
第6章 电池模块的稳态和动态冷却性能及优化
6.1 矩形电池模块的冷却性能
6.1.1 1C放电倍率下矩形电池模块的温升曲线
6.1.2 2C放电倍率下矩形电池模块的温升曲线
6.2 90度锥角电池模块的冷却性能
6.2.1 1C放电倍率下90 度锥角电池模块的温升曲线
6.2.2 2C放电倍率下90 度锥角电池模块的温升曲线
6.3 60度锥角电池模块的冷却性能
6.3.1 1C放电倍率下60 度锥角电池模块的温升曲线
6.3.2 2C放电倍率下60 度锥角电池模块的温升曲线
6.4 本章小结
结论与展望
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文
致谢
本文编号：3766884
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