【摘要】：動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的核心部件,隨著我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)而迎來(lái)了高速發(fā)展期。動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)(Battery Thermal Management System,BTMS)是電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)的重要組成部分,它直接影響動(dòng)力電池的性能、循環(huán)壽命及使用安全等,是電動(dòng)車(chē)整車(chē)熱管理最重要的組成部分。隨著國(guó)家政策的大力推進(jìn)及市場(chǎng)的廣泛應(yīng)用與推廣,對(duì)電動(dòng)車(chē)電池系統(tǒng)熱管理的要求也逐步提高。目前電動(dòng)車(chē)輛上使用的動(dòng)力電池多為鋰離子電池,且是由多個(gè)單體電池通過(guò)串并聯(lián)方式組成電池組,又稱(chēng)為電池包。鋰離子電池在進(jìn)行充放電時(shí),內(nèi)部將產(chǎn)生大量的熱量。如果散熱不及時(shí),會(huì)導(dǎo)致電池局部溫度快速上升,電池使用壽命大大縮短,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐呻姵責(zé)崾Э?發(fā)生爆燃。因此如何提升動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)水平,如何驗(yàn)證動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的成熟度,已成為電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與測(cè)試驗(yàn)證的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。本文基于實(shí)際工程應(yīng)用案例的某款動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程,重點(diǎn)研究動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化及試驗(yàn)測(cè)試技術(shù),主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)在文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)開(kāi)發(fā)的背景、現(xiàn)狀,提出動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化與試驗(yàn)測(cè)試的方法及意義,概述動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀。(2)研究動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的構(gòu)造、工作原理、分類(lèi)及其特點(diǎn),提出動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程,基于動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的功能要求,提出動(dòng)力電池?zé)峁芾聿糠纸Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。(3)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)踐研究的某款動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù),通過(guò)對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)建模與仿真設(shè)計(jì),重點(diǎn)研究動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的冷卻介質(zhì)的流量、加熱及散熱關(guān)鍵工況,進(jìn)一步優(yōu)化動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)關(guān)鍵部件參數(shù),本次研究重點(diǎn)通過(guò)對(duì)冷卻系統(tǒng)水冷板結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化,改善了冷卻流道的通暢性,明確關(guān)鍵部件選型依據(jù)。(4)依據(jù)系統(tǒng)仿真優(yōu)化結(jié)果,對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)開(kāi)展試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)研究,提出動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的優(yōu)化方案,結(jié)合該款電池開(kāi)展試驗(yàn)測(cè)試,并將試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與相關(guān)的建模仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,綜合得出動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的合理性。本次研究的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,經(jīng)過(guò)流場(chǎng)與溫度場(chǎng)仿真驗(yàn)證,驗(yàn)證了優(yōu)化改進(jìn)結(jié)果,電芯溫差降低2℃,最高溫度降低1.6℃,有效地改善了該款電池的熱管理系統(tǒng)。本人在工作單位中重點(diǎn)負(fù)責(zé)動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)的性能驗(yàn)證和優(yōu)化,對(duì)新產(chǎn)品投放市場(chǎng)前進(jìn)行售后技術(shù)支持預(yù)評(píng)估,對(duì)批量車(chē)型搜集并分析售后問(wèn)題,提出改進(jìn)建議,為用戶(hù)做好售后服務(wù)工作。經(jīng)過(guò)預(yù)評(píng)估用戶(hù)的反饋,本單位的該款動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)還有進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)空間,由此,本研究如上所述進(jìn)行了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和試驗(yàn)驗(yàn)證,以滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池冷卻性能不斷改進(jìn)提高的需要。本次課題所專(zhuān)項(xiàng)研究的冷卻板結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn),也是特別針對(duì)電池包液冷系統(tǒng)中最關(guān)鍵、最重要的零部件之一進(jìn)行的優(yōu)化。其所改進(jìn)并驗(yàn)證的該結(jié)構(gòu)參數(shù),已經(jīng)正式進(jìn)入企業(yè)技術(shù)更改系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)(AVON),可以給后續(xù)新車(chē)型的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)支撐。
【圖文】：

電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展水平需要與世界先進(jìn)水平保持高度同步[28]，逐漸發(fā)展并形成際先進(jìn)水平的新能源整車(chē)以及核心零部件技術(shù)企業(yè)。后續(xù)發(fā)展的十年，會(huì)動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與布局形成的關(guān)鍵時(shí)期段，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)必將成為推動(dòng)、至區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的增長(zhǎng)力量。我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)環(huán)境分析著國(guó)家對(duì)于汽車(chē)行業(yè)的不斷大力改革、相應(yīng)支持政策的不斷出臺(tái)，以及新發(fā)展，現(xiàn)在新能源汽車(chē)數(shù)量在整個(gè)汽車(chē)市場(chǎng)成指數(shù)式上漲[27]。2014年被稱(chēng)為汽車(chē)啟動(dòng)的“元年”，2015年產(chǎn)銷(xiāo)雙雙突破30萬(wàn)輛，增幅超過(guò)340%。根據(jù)業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年新能源汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)79.4萬(wàn)輛，銷(xiāo)售77.7萬(wàn)輛，同比分別53.3%[27]，連續(xù)三年產(chǎn)銷(xiāo)量居世界第一。新能源汽車(chē)市場(chǎng)占比2.7%，比上個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)最新數(shù)據(jù)，2018年中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)達(dá)到125.6萬(wàn)輛，專(zhuān)家的新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)或達(dá)150萬(wàn)輛。2015-2017年新能源汽車(chē)月度銷(xiāo)量比較見(jiàn)圖

圖 1.2 2018-2026 年我國(guó)新能源車(chē)需求預(yù)測(cè)1.3 論文研究意義隨著國(guó)家最新提出了節(jié)能減排以及低碳經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，這為新能源汽車(chē)的技術(shù)速推廣提供了絕佳的機(jī)遇[27]。不僅如此，還促進(jìn)了整個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升電池是新能源汽車(chē)的關(guān)鍵核心部件，而動(dòng)力電池?zé)峁芾碛种苯雨P(guān)系著整車(chē)性性的成熟度，與用戶(hù)體驗(yàn)及用車(chē)成本息息相關(guān)，如何做好動(dòng)力電池?zé)峁芾硪辉雌?chē)研發(fā)的痛點(diǎn)問(wèn)題，因此非常有必要對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)術(shù)研究。作為能量存儲(chǔ)單元，動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)著整個(gè)電動(dòng)車(chē)輛的行駛以及負(fù)責(zé)車(chē)輛的反復(fù)的充放電過(guò)程中，電池必然會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致自身的工作溫度迅速電池溫度一旦超出工作溫度范圍，必然會(huì)影響電池的一些工作特性，甚至?xí)?
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U469.72

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本文編號(hào)：2615862