本文關鍵詞：電動汽車鋰電池溫度場研究及優(yōu)化設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文在總結純電動汽車熱管理研究現狀的基礎上,提出鋰離子電池組熱管理的目標是使電池組工作在最佳溫度范圍20℃--40℃內且均勻,超出溫度范圍會使電池性能大幅度下降甚至發(fā)生安全隱患。通過準確的熱電耦合模型計算電池的溫度場顯得尤為重要。本文研究對象是國產某型純電動汽車用鋰電池,基于電池物性參數和生熱原理建立電池的導熱微分方程,利用中心差分法求解三維非穩(wěn)態(tài)有內熱源的能量方程,并運用MATLAB編寫程序計算70A放電一小時后,電池外表面溫度與實際測量溫度不超過3℃。利用ANSYS建立電池單體熱電耦合模型,模擬計算自然對流下70A放電一小時后,電池溫度場與實驗溫差不超過2℃。從散熱面、對流系數、外殼材料分析溫度場的變化,三種因素的合理選擇和有效組合有利于電池單體的散熱,其中散熱面的影響最大。以電池組單體最高溫度平均值達到最低為目標函數,利用ANSYS的優(yōu)化設計模塊和參數化程序語言APDL對電池組單體排列結構進行優(yōu)化設計,優(yōu)化結果顯示在1C放電至熱平衡工況時,6×2的排列結構散熱效果最好,使電池組的最高溫由41.2℃降至31.3℃。運用此結構分析一種惡劣工況即周圍空氣溫度40℃電池箱的散熱情況,電池箱的最高溫接近工作溫度的上限,由此對于能持續(xù)大功率充放電的純電動汽車,必須進行強制冷卻。運用優(yōu)化結構提出一個電池箱強制通風的方案,進過多次改進,最后使得在惡劣工況進氣溫度313K,風速15m/s條件下,電池組內最高溫度被控制在55℃以下,同時保證電池溫度的一致性。
【關鍵詞】：純電動汽車 鋰離子電池 電池組 溫度場 散熱 排列 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 純電動汽車的發(fā)展歷程與現狀12-14
• 1.2 電動汽車動力電池簡介14-16
• 1.2.1 鉛酸電池14
• 1.2.2 鎳氫電池14-15
• 1.2.3 鋰離子電池15-16
• 1.2.4 石墨烯電池16
• 1.3 純電動汽車電池組熱管理16-21
• 1.3.1 純電動汽車熱管理的意義17-18
• 1.3.2 純電動汽車熱管理的方法18-19
• 1.3.3 電池組熱管理的研究現狀19-21
• 1.4 本論文任務21-23
• 第二章 鋰離子電池的熱物性參數23-30
• 2.1 動力電池的基本性能參數23-24
• 2.2 某型鋰離子電池的性能參數24-27
• 2.3 某型鋰離子電池熱物性參數27-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第三章 鋰電池單體內部溫度場研究及數值計算30-41
• 3.1 鋰電池單體生熱原理30-31
• 3.2 鋰電池單體生熱量31-32
• 3.3 鋰電池單體的數學模型32-36
• 3.3.1 導熱基本理論32-34
• 3.3.2 電池單體的數學模型34-36
• 3.4 鋰離子單體電池數值模擬36-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第四章 鋰電池單體熱電模型建立及分析41-54
• 4.1 ANSYS熱電耦合分析41-43
• 4.2 建立單體熱電耦合模型43-44
• 4.3 鋰電池單體的仿真計算44-46
• 4.4 不同因素下鋰電池溫度場分析46-52
• 4.4.1 不同散熱面的影響46-50
• 4.4.2 不同對流換熱系數的影響50-51
• 4.4.3 不同外殼的影響51-52
• 4.5 本章小結52-54
• 第五章 鋰電池組散熱結構優(yōu)化設計54-66
• 5.1 優(yōu)化設計理論54-57
• 5.1.1 優(yōu)化設計基本理論54-55
• 5.1.3 優(yōu)化設計流程55-57
• 5.2 生成電池組分析文件57-59
• 5.3 構建電池組優(yōu)化控制文件59-60
• 5.4 優(yōu)化算法分析及求解60-63
• 5.5 電池箱惡劣工況下的散熱分析63-65
• 5.6 本章小結65-66
• 第六章 電池箱強制風冷設計66-74
• 6.1 電池箱通風道的設計66-67
• 6.2 電池箱流固耦合模型的建立67-70
• 6.2.1 湍流模型的選擇68-70
• 6.3 散熱結果分析70-72
• 6.4 改進設計72-73
• 6.5 本章小結73-74
• 第七章 總結與展望74-76
• 7.1 本文主要工作及結論74-75
• 7.2 研究展望75-76
• 參考文獻76-79
• 致謝79-80
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文80-81
• 附錄81-83

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1 趙健,楊維芝,趙佳明;鋰離子電池的應用開發(fā)[J];電池工業(yè);2000年01期

2 ;如何正確使用鋰離子電池[J];電子科技;2000年09期

3 ;我國第一條現代化鋰離子電池生產線在濰坊建成投產[J];電池工業(yè);2001年01期

4 陳洪超;李相東;;鋰離子電池原理、研究現狀與應用前景[J];軍事通信技術;2001年01期

5 ;新型鋰離子電池[J];炭素技術;2002年03期

6 朱曉軍;;全球最薄鋰離子電池[J];家庭電子;2002年03期

7 啟明;高容量鋰離子電池負極[J];金屬功能材料;2003年01期

8 楊捷;鋰離子電池的特點與使用[J];現代電視技術;2003年05期

9 周園 ,韓金鐸;鋰離子電池:機遇與挑戰(zhàn)共存——參加“鋰離子電池與電動車”研討會有感[J];鹽湖研究;2003年02期

10 石保慶;鋰離子電池的必測項目——電池平臺[J];中國無線電管理;2003年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 許名飛;郭永興;李新海;吳顯明;;鋰離子電池氣脹問題探析[A];第十二屆中國固態(tài)離子學學術會議論文集[C];2004年

2 王宏偉;鄧爽;肖海清;王超;楊宗輝;施亞申;;鋰離子電池誤使用的安全檢測與分析[A];2011年全國失效分析學術會議論文集[C];2011年

3 劉勇;盤毅;謝凱;蘆偉;;鋰離子電池的存儲性能研究[A];第30屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2013年

4 張俊乾;;鋰離子電池中的擴散應力和破壞[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 康慨;戴受惠;萬玉華;王樹安;;我國鋰離子電池的研究與發(fā)展[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術產業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

6 張千玉;馬曉華;;二甲苯用作鋰離子電池過充保護添加劑的研究[A];第二十八屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2009年

7 張千玉;馬曉華;;新型鋰離子電池過充保護添加劑的研究[A];第二十八屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2009年

8 朱靜;于申軍;陳志奎;何顯能;周永超;李賀;;水分對鋰離子電池性能的影響研究[A];第二十八屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2009年

9 崔少華;楊曉民;;圓型鋰離子電池滲液不良分析[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長第十一屆中國科協(xié)年會論文集（2）[C];2009年

10 李琳琳;王斌;吳宇平;T.van Ree;;甲基苯基二-(甲氧二乙基)硅烷用作鋰離子電池功能性添加劑的研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 李壯;新國標9月實施鋰電池門檻加高[N];中國高新技術產業(yè)導報;2005年

2 劉碧瑪;動力鋰離子電池要抓住發(fā)展機遇[N];科技日報;2007年

3 記者　陳穎;深圳鋰電產量已占全國六成[N];深圳特區(qū)報;2006年

4 實習記者 徐恒邋記者 諸玲珍;鋰離子電池安全受關注 新材料研究是熱點[N];中國電子報;2008年

5 徐恒 諸玲珍;鋰離子電池安全備受關注[N];中國有色金屬報;2008年

6 李燕京;鋰離子電池國標年內將出臺[N];中國消費者報;2008年

7 本報記者 馮健;動力鋰離子電池：安全性制約應用[N];中國電子報;2009年

8 新材料在線首席研究員 李國強;鋰離子電池產業(yè):中日韓三分天下[N];中國電子報;2004年

9 金信;全國最大的鋰離子電池生產基地在津建成[N];中國機電日報;2002年

10 黃新培;業(yè)內專家對生產企業(yè)提出三點建議[N];中國機電日報;2002年

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1 劉金龍;鋰離子電池高性能富鋰錳基正極材料的研究[D];復旦大學;2014年

2 劉玉榮;錳基混合型金屬氧化物孿生微納結構的制備、形成機理與儲鋰性能[D];山東大學;2015年

3 易金;鋰離子電池釩基負極材料的研究[D];復旦大學;2014年

4 張千玉;綠色能源材料鈦酸鋰的改性及其回收再利用的研究[D];復旦大學;2014年

5 袁慶豐;鋰離子電池硅基復合負極材料和電池安全性的研究[D];華南理工大學;2015年

6 明海;高容量或高倍率鋰離子電池材料的合成與相應全電池的組裝研究[D];蘇州大學;2015年

7 楊智博;高性能鋰離子電池硅/鍺電極的設計與制備[D];蘭州大學;2015年

8 董漢成;衛(wèi)星電源電池健康狀態(tài)診斷方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

9 張濤;廢棄鋰離子電池破碎及富鈷產物浮選的基礎研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

10 張立強;鋰離子電池多物理模型參數辨識及健康特征提取[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

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1 張濤;失效鋰離子電池破碎特性研究[D];華東交通大學;2011年

2 馬宇宏;鋰離子電池熱安全性研究[D];電子科技大學;2013年

3 王會軍;過渡金屬氧化物和過渡金屬硫化物作為鋰離子電池負極材料的研究[D];西南大學;2015年

4 任婉;鋰離子電池鎳—錳二元正極材料的研究[D];華南理工大學;2015年

5 李娟;鋰離子電池負極材料Li_4Ti_5O_(12)的制備與研究[D];廣東工業(yè)大學;2012年

6 玄哲文;微納結構MnO_2及CuO的制備及作為鋰離子電池負極的性能研究[D];云南民族大學;2015年

7 邢程程;原位生長FeS納米結構薄膜及其在鋰離子電池中的應用[D];浙江大學;2015年

8 白鋼印;鋰離子電池高電壓正極材料鎳猛酸鋰的合成與改性研究[D];昆明理工大學;2015年

9 宋贏;鋰離子電池二氧化鈦負極材料摻雜改性及電化學行為研究[D];遼寧大學;2015年

10 安平;聚酰亞胺鋰離子電池隔膜的制備及其性能研究[D];陜西科技大學;2015年

  本文關鍵詞：電動汽車鋰電池溫度場研究及優(yōu)化設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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