本文關(guān)鍵詞：基于電池動態(tài)特性的鋰電池組冷卻系統(tǒng)散熱性能研究

  更多相關(guān)文章： 動力電池 生熱模型 動態(tài)特性 計算流體動力學(xué) 散熱性能

【摘要】：隨著環(huán)境問題的日益凸顯以及低碳社會的發(fā)展需要,電動汽車在國家的大力扶持之下,近兩年實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。電動汽車的飛速發(fā)展離不開關(guān)鍵技術(shù)的不斷更新、進步,汽車動力電池作為電動汽車特別是純電動汽車的核心動力源,是電動汽車的研究重點。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)直接影響到動力電池的安全性、一致性以及耐久性,是電池研究的重要內(nèi)容,因此,對動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)進行研究,具有十分重要的現(xiàn)實意義。當(dāng)電動汽車持續(xù)長時間運行時,電池將產(chǎn)生大量的熱,如果不能及時將電池包內(nèi)積累的熱量排出,將影響電池的使用壽命,嚴重時甚至?xí)䦟?dǎo)致熱失控,威脅人身安全。本文主要采用CFD (Computational Fluid Dynamics)分析技術(shù),對電池組的溫度場進行數(shù)值模擬分析,評價電池包的散熱性能。本文首先根據(jù)電池的組成材料以及結(jié)構(gòu)特點,計算出電池的導(dǎo)熱系數(shù),再利用Bernard生熱率方程,通過實驗擬合出電池生熱曲線,然后對電池單體進行仿真分析,并做了30℃下的溫升實驗,對比仿真值和實驗值,驗證仿真模型的可行性以及數(shù)值模擬的準確性。其次,利用ADVISOR軟件搭建純電動汽車仿真模型,分別分析在NEDC和HWFE T循環(huán)測試工況下動力電池的動態(tài)特性,研究在不同工況下,電池輸出電流的工作范圍,為后文電池包散熱分析奠定基礎(chǔ)。再次,搭建電池包仿真模型,并對電池組進行數(shù)值模擬仿真分析,得到0.75C和1C放電倍率下電池包內(nèi)的流線圖、速度場分布圖以及電池組溫度場云圖,并討論不同的送風(fēng)速度和送風(fēng)溫度對電池包散熱性能的影響。最后,針對電池包內(nèi)出現(xiàn)的局部高溫問題,進行了兩種方案的結(jié)構(gòu)改進,均增加了電池包階梯拐角處的氣體流速及流量,降低了電池組的溫差,提高了其溫度一致性,改善了電池的散熱性能。
【關(guān)鍵詞】：動力電池 生熱模型 動態(tài)特性 計算流體動力學(xué) 散熱性能
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(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】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-18
• 第一章 緒論18-25
• 1.1 動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及研究意義18-20
• 1.1.1 動力電池?zé)峁芾懋a(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀18-19
• 1.1.2 動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究意義19-20
• 1.2 國內(nèi)外動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.2.1 國外電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.2 國內(nèi)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 本文研究方法與研究內(nèi)容22-24
• 1.3.1 本文研究方法22-23
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容23-24
• 1.4 本章小結(jié)24-25
• 第二章 鋰電池的熱特性及數(shù)值分析理論25-41
• 2.1 動力電池簡介25-26
• 2.2 鋰電池的基本結(jié)構(gòu)與反應(yīng)原理26-29
• 2.2.1 鋰電池的結(jié)構(gòu)26-28
• 2.2.2 鋰電池的反應(yīng)原理28-29
• 2.3 鋰電池的生熱特性29-32
• 2.3.1 鋰電池的發(fā)熱機理29
• 2.3.2 鋰電池的生熱量計算29-32
• 2.4 鋰電池的傳熱特性32-35
• 2.4.1 電池導(dǎo)熱特性32-33
• 2.4.2 鋰電池導(dǎo)熱系數(shù)的計算33-34
• 2.4.3 電池對流換熱特性34-35
• 2.4.4 電池對流換熱系數(shù)的確定35
• 2.5 CFD分析理論及研究方法35-40
• 2.5.1 CFD技術(shù)35
• 2.5.2 CFD的基本控制方程35-37
• 2.5.3 CFD求解流程37-38
• 2.5.4 CFD研究方法38-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 電池單體仿真與實驗驗證41-46
• 3.1 電池單體幾何模型和網(wǎng)格模型41
• 3.2 電池單體仿真邊界條件41-42
• 3.3 電池單體仿真分析42-43
• 3.4 電池單體溫升特性實驗43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 動力電池動態(tài)性能仿真分析46-54
• 4.1 電動汽車動態(tài)模擬工況46-49
• 4.2 整車模型的建立49-50
• 4.3 模型主要參數(shù)的設(shè)定50
• 4.4 純電動汽車動態(tài)仿真分析50-53
• 4.4.1 動力電池NEDC工況下仿真分析50-52
• 4.4.2 動力電池HWFET工況下仿真分析52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 電池包冷卻系統(tǒng)仿真分析54-80
• 5.1 動力電池包仿真模型的建立54-57
• 5.1.1 電池包幾何模型的建立54-55
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分55-56
• 5.1.3 邊界條件設(shè)定56-57
• 5.2 城市工況下的電池組熱流場仿真分析57-63
• 5.2.1 電池包內(nèi)氣流組織狀況57-59
• 5.2.2 電池包內(nèi)速度場分析59-61
• 5.2.3 電池組溫度場分析61-63
• 5.2.4 城市工況下電池包散熱效果評價63
• 5.3 市郊工況下的電池組熱流場仿真分析63-68
• 5.3.1 電池包內(nèi)速度場分析63-65
• 5.3.2 電池組溫度場分析65-68
• 5.3.3 市郊高速工況下電池包散熱效果評價68
• 5.4 送風(fēng)速度對電池散熱的影響68-73
• 5.4.1 0.75C放電倍率下送風(fēng)速度對電池溫度場影響68-70
• 5.4.2 1C放電倍率下送風(fēng)速度對電池溫度場影響70-72
• 5.4.3 送風(fēng)速度對電池散熱的影響72-73
• 5.5 送風(fēng)溫度對電池散熱的影響73-78
• 5.5.1 0.75C放電倍率下送風(fēng)溫度對電池組溫度場影響73-76
• 5.5.2 1C放電倍率下進口溫度對電池組溫度場影響76-78
• 5.5.3 送風(fēng)溫度對電池散熱的影響78
• 5.6 本章小結(jié)78-80
• 第六章 電池包冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化80-86
• 6.1 電池包熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案80
• 6.2 方案A優(yōu)化后的數(shù)值模擬結(jié)果80-83
• 6.2.1 方案A結(jié)構(gòu)的速度場狀況80-82
• 6.2.2 方案A結(jié)構(gòu)的溫度場分布狀況82-83
• 6.3 方案B優(yōu)化后的數(shù)值模擬結(jié)果83-85
• 6.3.1 方案B結(jié)構(gòu)的氣流組織狀況83-84
• 6.3.2 方案B結(jié)構(gòu)的溫度場分布狀況84-85
• 6.4 本章小結(jié)85-86
• 第七章 總結(jié)與展望86-89
• 7.1 全文總結(jié)86-87
• 7.2 工作展望87-89
• 參考文獻89-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況92

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本文編號：724497