FSEC電動賽車動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究
發(fā)布時間：2017-07-19 01:15
本文關(guān)鍵詞：FSEC電動賽車動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究
更多相關(guān)文章： 電動賽車 電池?zé)峁芾?/b> 動態(tài)工況 熱分析 正交試驗設(shè)計
【摘要】：近幾年隨著全球范圍內(nèi)新能源汽車發(fā)展的新形勢,大學(xué)生純電動方程式汽車大賽(Formula Student Electric China,FSEC)逐漸在賽車運(yùn)動中得到廣泛的推廣,尤其在高校中最為流行。純電動賽車因運(yùn)動的極限性和極端惡劣的賽事工況,其動力電池系統(tǒng)極易出現(xiàn)過熱或散熱不良現(xiàn)象,而電池?zé)峁芾淼难芯颗c應(yīng)用正好可有效的改善這一問題,提高賽車安全性和可靠性。而這之前,很少有結(jié)合FSEC的動態(tài)工況對電動賽車的電池系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。因此本文將以純電動賽車的鈷酸鋰動力電池系統(tǒng)為研究對象,結(jié)合FSEC動態(tài)賽況,通過設(shè)計合理的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng),確保電池始終工作于能量利用率最高的溫度范圍內(nèi),從而提高賽車的安全性。本文首先從電池的生熱機(jī)理研究入手,分析了電池生熱量的來源,并建立了三維電池?zé)崮Ｐ秃秃喕腂ernardi生熱速率模型,采用理論估算手段獲取了電池等效熱物性參數(shù)。搭建了電池內(nèi)阻試驗平臺,通過試驗測試獲取了電池的等效內(nèi)阻數(shù)據(jù),為后文的電池?zé)崽匦缘姆治龅於嘶A(chǔ)�；趥鳠崤c散熱基本理論定性的分析了電池內(nèi)部生熱的換熱過程,利用ANSYS/thermal有限元熱分析軟件對電池單體在FSEC動態(tài)工況下的溫度特性進(jìn)行了仿真分析。自主設(shè)計了溫度采集系統(tǒng),并搭建電池組溫度測試實驗臺用來監(jiān)測電池表面的溫度變化情況。對比分析仿真結(jié)果與試驗測試數(shù)據(jù),結(jié)果表明溫度的變化過程吻合良好,最大誤差不超過8%,驗證了本文建立的電池?zé)崮Ｐ鸵约盁釁?shù)的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。以節(jié)能與輕量化為原則,對電動賽車動力電池系統(tǒng)完成了容量需求與參數(shù)匹配的計算。根據(jù)熱力學(xué)理論確定了電池組在FSEC動態(tài)賽工況的散熱需求,并基于FSEC規(guī)則要求以及整車布置完成了電池箱散熱系統(tǒng)的初步設(shè)計。采用了正交試驗設(shè)計法以散熱風(fēng)機(jī)位置、電池組排布等為主要影響因素,以降低電池箱內(nèi)最高溫度為前提,最大化降低溫差為目標(biāo)優(yōu)化了電池散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),并建立了ANSYS/Icepak參數(shù)化的電池箱仿真模型,仿真結(jié)果表明本文的最大溫差減小了40%。最后進(jìn)行了實體的加工與制造并完成了電池箱的組裝,對比試驗測試數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)吻合良好,最大誤差不超過2℃,表明本文設(shè)計的電池箱散熱系統(tǒng)可保證賽車的電池系統(tǒng)在FSEC中散熱性能良好,同時滿足了賽車安全性要求,對未來方程式電動賽車的設(shè)計與開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：電動賽車 電池?zé)峁芾?/strong> 動態(tài)工況 熱分析 正交試驗設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第1章 緒論9-16
- 1.1 課題來源及研究的意義9-10
- 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-15
- 1.2.1 動力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
- 1.2.2 動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究現(xiàn)狀11-15
- 1.3 本論文主要研究內(nèi)容15-16
- 第2章 電池?zé)崮Ｐ偷慕?/span>16-25
- 2.1 鋰電池生熱機(jī)理16-17
- 2.2 鋰電池?zé)崮Ｐ偷慕?/span>17-21
- 2.2.1 電池?zé)嵛镄詤?shù)的獲取18-20
- 2.2.2 電池生熱速率模型20-21
- 2.3 電池內(nèi)阻測試21-24
- 2.4 本章小結(jié)24-25
- 第3章 鋰離子電池單體熱特性分析25-46
- 3.1 熱力學(xué)數(shù)值仿真基本理論25-27
- 3.1.1 傳熱的基本方式25-26
- 3.1.2 ANSYS有限元熱分析26-27
- 3.2 電池溫度場仿真分析27-34
- 3.2.1 仿真模型的建立27-28
- 3.2.2 熱源加載及邊界條件設(shè)置28-29
- 3.2.3 仿真結(jié)果與分析29-34
- 3.3 溫度測試試驗臺的搭建34-39
- 3.3.1 溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計34-39
- 3.3.2 溫度測試平臺的搭建39
- 3.4 熱模型的驗證39-45
- 3.4.1 FSEC動態(tài)工況40-43
- 3.4.2 完全放電工況43-45
- 3.4.3 誤差分析45
- 3.5 本章小結(jié)45-46
- 第4章 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化46-72
- 4.1 動力電池系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計計算46-50
- 4.1.1 電池組容量的確定46-48
- 4.1.2 電池組參數(shù)匹配48-50
- 4.1.3 電池組設(shè)計50
- 4.2 電池組散熱量需求50-52
- 4.2.1 極限大電流恒流工況50-52
- 4.2.2 循環(huán)工況52
- 4.3 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計52-58
- 4.3.1 風(fēng)扇風(fēng)量和選型53
- 4.3.2 電池箱散熱系統(tǒng)初步設(shè)計53-55
- 4.3.3 電池箱溫度場仿真及結(jié)果分析55-58
- 4.4 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)優(yōu)化設(shè)計58-68
- 4.4.1 正交試驗設(shè)計方法58
- 4.4.2 電池箱優(yōu)化設(shè)計58-64
- 4.4.3 優(yōu)化后的電池箱仿真結(jié)果分析64-68
- 4.5 試驗驗證68-71
- 4.5.1 電池組試驗臺測試68-70
- 4.5.2 實車調(diào)試設(shè)計70-71
- 4.6 本章小結(jié)71-72
- 結(jié)論72-74
- 參考文獻(xiàn)74-80
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果80-82
- 致謝82
本文編號：560613
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/qiche/560613.html
最近更新
教材專著
