某纯电动卡车电池组热管理研究

发布时间：2017-07-20 13:24

  本文关键词：某纯电动卡车电池组热管理研究

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【摘要】：作为纯电动汽车的核心部件,电池的使用状态对整车使用性能及整车使用寿命有着至关重要的影响。本文基于某纯电动轻型卡车,对锂离子动力电池组的放热和散热情况进行了系统的研究。本文主要研究的内容和取得的相关成果有：1.分析了电动汽车的分类以及国内外汽车用锂离子动力电池的发展状态,对锂电池的结构、工作原理、生热和传热特性进行了相关的理论研究；2.借助于电动汽车仿真和开发软件ADVISOR,建立了包含锂离子电池组模型的整车动态仿真模型,并利用该模型对城市道路循环工况下电池组放电动态特性进行仿真分析,得到电池组实时生热速率及生热量等状态信息；3.讨论了计算流体力学理论,介绍了相关分析软件。针对所研究的单体电池,对其结构和各个物性参数进行了分析和计算。利用CATIA和 HyperMesh,建立了动力锂电池单体有限元仿真分析模型。运用STAR-CCM+对单体电池温度场进行数值模拟分析,在外界环境温度相同的情况下,单体电池的放电倍率越大,即放电电流越大,电池内部的温差也会越大；在不同环境温度条件下(25℃/35℃/45℃),外界环境的温度越高,单体电池温度场的均匀性越差；4.从动力电池组散热方式的角度出发,分析对比了不同散热方式对电池组的影响。并建立了电池组的三维模型,将其导入流体分析软件STAR-CCM+中,建立了CFD仿真模型,对电池箱内部模组的温度场和流场进行了分析,并将结果与远程监控数据进行比对,得出仿真结果与实验结果具有较好的—致性,从而验证了仿真模型的准确性以及方案的可行性。
【关键词】：纯电动汽车 锂离子动力电池组 温度场 流场 STAR-CCM+
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 电动汽车的分类9-12
• 1.2.1 混合动力汽车9-10
• 1.2.2 插电式混合动力汽车10-11
• 1.2.3 纯电动汽车11-12
• 1.3 国内外汽车用动力电池的发展状态12-14
• 1.3.1 汽车用动力电池的发展12-13
• 1.3.2 锂离子动力电池的发展13-14
• 1.4 电动汽车电池热管理系统的发展14-15
• 1.5 课题来源和主要研究内容15-16
• 2 锂离子动力电池热特性分析16-21
• 2.1 锂离子动力电池的结构特性16-17
• 2.2 锂离子动力电池的工作原理17
• 2.3 锂离子电池生热和传热机理17-20
• 2.3.1 锂离子动力电池生热特性分析17-19
• 2.3.2 锂离子动力电池传热特性分析19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 纯电动卡车循环工况电池组生热特性仿真分析21-29
• 3.1 整车技术参数21-22
• 3.2 电机参数的确定22-23
• 3.3 基于ADVISOR的整车仿真模型的建立23-26
• 3.3.1 ADVISOR软件介绍23
• 3.3.2 车辆仿真模型的建立23-26
• 3.4 纯电动汽车循环工况电池组生热特性26-28
• 3.5 本章小结28-29
• 4 锂离子电池单体的热仿真分析29-47
• 4.1 计算流体力学概述30-35
• 4.1.1 计算流体力学(CFD)的控制方程30-32
• 4.1.2 计算流体力学的求解步骤32-35
• 4.2 仿真软件介绍35-36
• 4.2.1 HyperMesh软件介绍35-36
• 4.2.2 STAR-CCM+软件介绍36
• 4.3 单体锂电池传热的基本理论36-37
• 4.4 锂离子电池仿真模型的建立37-39
• 4.4.1 电池的结构和基本参数37-38
• 4.4.2 锂离子电池单体三维模型的建立38-39
• 4.4.3 网格划分和边界条件的设置39
• 4.5 电池仿真参数的确定39-40
• 4.6 仿真分析40-46
• 4.6.1 不同放电倍率对电池温升的影响40-43
• 4.6.2 不同环境温度对电池温升的影响43-46
• 4.7 本章小结46-47
• 5 纯电动汽车动力电池组CFD分析及实验验证47-61
• 5.1 动力电池组冷却方式47-48
• 5.2 动力电池组散热系统建模48-56
• 5.2.1 建立电池箱流固耦合模型48-51
• 5.2.2 湍流模型的选择51-52
• 5.2.3 网格划分和材料属性及边界条件的设置52-56
• 5.3 仿真结果分析56-58
• 5.4 实验验证58-60
• 5.5 本章小结60-61
• 6 总结与展望61-63
• 6.1 全文总结61
• 6.2 研究展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 附录68

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本文编号：568260