純電動汽車用動力電池組熱特性研究

【摘要】：隨著能源危機和環(huán)境污染問題的不斷加劇,純電動汽車產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機遇。作為純電動汽車唯一的動力來源,動力電池組決定性地影響了電動汽車整車性能；然而電池的工作特性與其工作溫度密切相關(guān),溫度過高、過低或者電池組內(nèi)部溫度場分布不均都會很大程度上降低電池的工作效率。因此行之有效的電池組熱管理系統(tǒng)(BTMS)對于電動汽車適應(yīng)不同行駛環(huán)境、提高動力電池工作效率和工作壽命有著至關(guān)重要的作用。 本文針對某國產(chǎn)純電動汽車用18650鋰離子動力電池,利用理論分析、數(shù)值模擬和實際實驗相結(jié)合的方法對動力電池單體以及電池組熱特性進行相關(guān)研究,提出了一種新型熱管理方案,并予以仿真優(yōu)化,主要研究內(nèi)容如下： (1)通過查閱文獻調(diào)研分析鋰離子動力電池的結(jié)構(gòu)、生熱機理,并對鋰離子動力電池在不同溫度條件下的工作特性進行分析研究,從而明確電池組熱管理系統(tǒng)的設(shè)計目標。 (2)運用三維CFD仿真與實際實驗相結(jié)合的方式對單體電池在不同放電倍率下的溫升情況進行研究比較,評估在自然冷卻條件下鋰離子單體電池在放電過程中的溫升情況；同時驗證了單體電池仿真模型以及相關(guān)熱物性參數(shù)設(shè)定的準確性,為后期對電池組的熱特性研究提供參數(shù)支持。 (3)針對最初熱管理設(shè)計目標提出一種新型電池組熱管理方案,建立純電動汽車動力電池組仿真模型,并對電池組進行合理簡化處理；確定關(guān)鍵零部件的物性參數(shù),最終得到不同運行工況下仿真所需邊界條件；對該熱管理系統(tǒng)內(nèi)部的加熱和冷卻元件進行等效處理,并通過CFD仿真計算和實際實驗測試對比驗證該等效模型的合理有效性。 (4)計算獲得該熱管理方案在不同溫度工況下的瞬態(tài)流場與溫度場分布情況,并根據(jù)仿真分析結(jié)果提出幾種改進方案,進行三維模擬對比,最終確定最優(yōu)方案,達到了最初熱管理設(shè)計目標。 【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 鋰離子電池 熱管理系統(tǒng) 熱特性 CFD
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;TM912
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 目錄11-13
• 插圖清單13-15
• 表格清單15-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 課題背景及研究意義16-23
• 1.1.1 電動汽車的發(fā)展概述16-18
• 1.1.2 純電動汽車用動力電池概述18-21
• 1.1.3 動力電池組熱管理必要性21-23
• 1.2 電池組熱管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容24-25
• 第二章 鋰離子動力電池熱性能分析基礎(chǔ)25-36
• 2.1 鋰離子動力電池結(jié)構(gòu)介紹25
• 2.2 鋰離子動力電池性能參數(shù)25-27
• 2.3 鋰離子動力電池生熱機理分析27-29
• 2.4 溫度對電池特性影響分析29-32
• 2.5 鋰離子動力電池散熱途徑分析32-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 18650鋰離子單體電池實驗與仿真研究36-52
• 3.1 鋰離子單體電池溫升實驗研究方法36-38
• 3.2 鋰離子單體電池仿真研究方法38-46
• 3.2.1 計算流體力學理論基礎(chǔ)38-40
• 3.2.2 鋰離子動力電池熱模型建立40
• 3.2.3 鋰離子動力電池熱物性參數(shù)獲取40-43
• 3.2.4 鋰離子電池單體仿真模型建立及網(wǎng)格劃分43-45
• 3.2.5 仿真模型邊界條件設(shè)定45-46
• 3.3 鋰離子單體電池實驗與仿真結(jié)果分析46-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 動力電池組熱管理方案設(shè)計52-63
• 4.1 動力電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計方法介紹52-54
• 4.1.1 熱管理系統(tǒng)設(shè)計一般流程及設(shè)計目標52-53
• 4.1.2 電池組箱體內(nèi)部傳熱介質(zhì)與流通方式的選取53-54
• 4.2 動力電池組熱管理方案設(shè)計54-56
• 4.3 關(guān)鍵零部件參數(shù)設(shè)計計算56-58
• 4.3.1 PTC加熱功率確定56-57
• 4.3.2 蒸發(fā)器制冷功率確定57-58
• 4.4 蒸發(fā)器、PTC等效模型建立58-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第五章 動力電池組熱管理方案的CFD仿真與優(yōu)化63-80
• 5.1 仿真模型建立及網(wǎng)格劃分63-64
• 5.1.1 鋰離子動力電池組仿真模型63
• 5.1.2 仿真模型網(wǎng)格劃分63-64
• 5.2 仿真邊界條件設(shè)定64-66
• 5.3 初步方案仿真結(jié)果分析66-69
• 5.3.1 高溫工況仿真結(jié)果分析66-69
• 5.3.2 低溫工況仿真結(jié)果分析69
• 5.4 動力電池組熱管理系統(tǒng)優(yōu)化方案69-79
• 5.4.1 電池組排列結(jié)構(gòu)改進方案分析69-73
• 5.4.2 關(guān)鍵部件參數(shù)優(yōu)化設(shè)計73-76
• 5.4.3 箱體結(jié)構(gòu)改進方案76-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況86

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

電動汽車電池包散熱加熱設(shè)計    車杜蘭;周榮;喬維高;

電動汽車電池組管理系統(tǒng)研究及實現(xiàn)    鐘靜宏;張承寧;張玉璞;

動力用鋰離子電池熱仿真分析    張遙;白楊;劉興江;

典型動力電池特性與性能的對比研究    林成濤;張賓;陳全世;謝永才;

電池熱效應(yīng)分析    王峰;李茂德;

電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀與商業(yè)化前景分析    辛鳳影;王海博;

電動汽車電池組熱管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)    付正陽,林成濤,陳全世

純電動汽車用鋰離子電池熱管理綜述    蔡飛龍;許思傳;常國峰;

電動汽車用鎳氫電池的SOC預(yù)測方法    王菲;

基于自適應(yīng)理論的鋰離子電池SOC估計    朱小平;張濤;

錳酸鋰動力蓄電池散熱影響因素分析    林成濤;李騰;陳全世;

電動汽車電池包散熱加熱設(shè)計    車杜蘭;周榮;喬維高;

電動汽車電池相關(guān)問題探討    俞會根;施紹有;

燃料電池汽車整車熱管理方案研究    李正秋;蔣燕青;

市場導(dǎo)入期的電動汽車營銷戰(zhàn)略    劉永生;

混合動力汽車鎳氫動力電池溫度場測試系統(tǒng)    楊亞聯(lián);張昕;何培祥;錢三平;趙川林;李俊;楊輝前;

部分鋰離子電池的安全問題    王彩娟;宋楊;金軍;

溫度對LiFePO_4鋰離子動力電池的影響    桂長清;

高低溫對磷酸鐵鋰動力鋰離子電池性能的影響    趙鴻飛;鄧爽;汝坤林;顧仁德;

鋰離子電池標準中質(zhì)量損失問題的研究    王彩娟;宋楊;趙永;吳志中;

鉛酸動力電池市場前景分析    桂長清;

電動汽車充電設(shè)施發(fā)展策略與布局思路初探——以深圳市東部濱海地區(qū)為例    江騰;

電池熱效應(yīng)分析    王峰;李茂德;

純電動汽車電池包密封結(jié)構(gòu)研究    李東鋒;金利芳;

小型純電動汽車動力電池箱體設(shè)計    李東鋒;金利芳;

鋰離子動力電池熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計    趙衛(wèi)兵;李明;徐明;韋寧洋;

計及換電站電池充放電優(yōu)化的機組組合模型    王楠;張黎明;滿玉巖;

基于Advisor的純電動汽車驅(qū)動電機性能匹配    溫有東;陳德利;肖軍;

電動汽車電池包保溫與加熱的研究    潘成久;郭宏飛;

大學生FSAE電動賽車電池組熱管理系統(tǒng)設(shè)計    黃儉標;

磁浮電源與懸浮控制系統(tǒng)的耦合作用研究    張鼎

電動汽車用C-LiFePO_4動力電池制備與性能研究    李文成

動力電池組SOC估算及均衡控制方法研究    張金龍

鋰離子電池LiCo_（1/3）Ni_（1/3）Mn_（1/3）O_2正極材料及安全性的研究    陳玉紅

純電動轎車動力總成控制系統(tǒng)的研究    張毅

鋰離子動力電池的制作與性能研究    劉云建

鋰離子動力電池制造關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)及其安全性研究    郭永興

純電動汽車磷酸鐵鋰電池性能研究    李哲

基于固液相變傳熱介質(zhì)的動力電池熱管理研究    饒中浩

鋰離子電池的熱電化學研究及其電極材料的計算與模擬    宋劉斌

現(xiàn)代電動汽車電源系統(tǒng)研究    程燈亮

動力鋰電池組均衡技術(shù)研究    李索宇

中國動力鋰電池產(chǎn)業(yè)化運行機制研究    王曉霞

電動汽車充電設(shè)施建設(shè)與發(fā)展的多方博弈分析    張菁菁

電動汽車有源在線絕緣監(jiān)測裝置的研究與開發(fā)    王嘉悅

純電動汽車動力電池特性及應(yīng)用研究    王珂

電動汽車造型設(shè)計研究    顏犇犇

汽車尾氣污染控制法律制度研究    李建蕊

小型電動車用開關(guān)磁阻電機設(shè)計    林遠春

復(fù)合電源檢測電路模塊的設(shè)計    張朝君

鋰離子電池熱濫用試驗研究    何鵬林;喬月;

混合電動汽車的技術(shù)現(xiàn)狀    楊為琛,孫逢春

發(fā)動機艙散熱的CFD研究    唐因放;

熱管技術(shù)在變壓器中的應(yīng)用研究    雷東強;王秀春;朱威力;蘇麗娜;

電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展前景    王立穎;

純電動汽車用VRLA蓄電池的研發(fā)    方明學;任安福;樊建軍;

EV/HEV二次鋰電池的熱模擬    郭麗,彭元亭,管琤

相變儲能材料在電池熱管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究進展    張國慶;張海燕;

4種正極材料對鋰離子電池性能的影響及其發(fā)展趨勢    廖文明;戴永年;姚耀春;易惠華;熊學;

鋰離子電池安全性能影響因素分析    劉伶;張乃慶;孫克寧;楊同勇;朱曉東;

尖晶石LiMn_2O_4的制備及其電池制作技術(shù)與性能研究    姚耀春

純電動汽車磷酸鐵鋰電池性能研究    李哲

電動汽車交流調(diào)速控制器的設(shè)計    金軻

純電動汽車用磷酸亞鐵鋰電池管理系統(tǒng)    張楊

電動汽車動力電池組管理系統(tǒng)設(shè)計    張承寧;朱正;張玉璞;李紅林;

電動汽車動力電池組風冷結(jié)構(gòu)仿真及優(yōu)化    郭艷萍;周秋梅;劉英澤;

動力電池組特性分析與均衡管理    陳守平,張軍,方英民,梁毅

混合動力電池組冷卻分析與優(yōu)化    嚴旭;譙鑫;黃清秀;

動力電池組電焊機頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計    陳丹曄;余啟志;

并網(wǎng)能量回收動力電池組測試系統(tǒng)拓撲及其控制    龍波;李迅波;郝曉紅;黃波;周曉東;郎曼江;胡慶華;

動力電池組信息管理系統(tǒng)的開發(fā)    張建智;耿壯;劉雨夢;周維;楊成兵;

電動汽車用動力電池組性能測試系統(tǒng)    賈高峰,韓贊東,王克爭

繪制高安全鋰鐵電池鎏恒色——北大先行與北京大學攜手研發(fā)新型動力電池組    閆佳;

動力電池組空間布局散熱優(yōu)化    商勇;康奇岳;王麗娟;

動力電池組特性分析與均衡管理    陳守平;張軍;方英民;梁毅;

基于電功率的HEV電動力能量動態(tài)監(jiān)控方法的研究    李禮夫;張飛;

拓邦股份 首批鋰動力電池組獲試用    記者 劉相華

電動車上市至少過“三關(guān)”    本報記者 張曉鳴

淺談車用鋰動力電池組的使用    韓偉

電動汽車發(fā)展瓶頸如何破局    桂松

高新區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)又添新軍    記者 祝蕾

動力電池組SOC在線估計模型與方法研究    高明煜

動力電池組均衡研究與設(shè)計    王旭光

動力電池組質(zhì)量測試系統(tǒng)    程戎翰

純電動汽車鋰動力電池組溫度場特性研究及熱管理系統(tǒng)實現(xiàn)    李策園

升降壓電路在動力電池組均衡技術(shù)中的應(yīng)用研究    楊會州

電動汽車動力電池組管理系統(tǒng)研究    劉新蕊

鋰動力電池組智能充電、保護電路的研究    李恒

新能源汽車動力電池組焊接工藝研究    馬聰

基于卡爾曼濾波的動力電池組SOC精確估計    徐杰

電動汽車動力電池組上位機監(jiān)控及管理平臺設(shè)計    王洪利

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的HEV動力鋰電池組能量管理策略    趙瑞