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純電動(dòng)汽車鋰動(dòng)力電池組溫度場(chǎng)特性研究及熱管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-18 15:44:22
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純電動(dòng)汽車鋰動(dòng)力電池組溫度場(chǎng)特性研究及熱管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)【摘要】:近年來在能源危機(jī)和空氣污染問題日趨嚴(yán)峻的情況下,各國(guó)都積極地發(fā)展純電動(dòng)汽車技術(shù)和推進(jìn)純電動(dòng)汽車商品化。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力

【摘要】:近年來在能源危機(jī)和空氣污染問題日趨嚴(yán)峻的情況下,各國(guó)都積極地發(fā)展純電動(dòng)汽車技術(shù)和推進(jìn)純電動(dòng)汽車商品化。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源于電池組,因此整車性能依賴于鋰動(dòng)力電池組能否發(fā)揮其最大的性能。鋰動(dòng)力電池性能受環(huán)境溫度的影響很大,溫度對(duì)鋰動(dòng)力電池性能的影響主要表現(xiàn)為溫度高低和溫度分布均勻性。鋰動(dòng)力電池組熱管理的目的是控制電池組的溫度和實(shí)現(xiàn)電池組溫度均勻分布。當(dāng)鋰動(dòng)力電池長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下工作,電池內(nèi)部產(chǎn)生不可逆反應(yīng)物,加快電池循環(huán)使用壽命衰減,當(dāng)溫度達(dá)到電池材料燃點(diǎn)時(shí),導(dǎo)致電池組起火;當(dāng)鋰動(dòng)力電池在低溫下工作時(shí),電池的內(nèi)阻會(huì)隨著溫度的降低而升高,可用容量下降。因此,對(duì)鋰動(dòng)力電池組進(jìn)行有效地?zé)峁芾聿粌H可以提高電動(dòng)汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,還能防止整車行駛過程中因鋰動(dòng)力電池組故障引發(fā)的安全問題。本文研究了鋰動(dòng)力電池的生熱機(jī)理及熱特性,通過仿真分析了鋰動(dòng)力電池單體和成組溫度場(chǎng)特性,為改善電池性能設(shè)計(jì)了鋰動(dòng)力電池組熱管理系統(tǒng)。 研究?jī)?nèi)容如下: (1)通過對(duì)國(guó)內(nèi)外熱管理相關(guān)文獻(xiàn)閱讀和總結(jié),分析了鋰動(dòng)力電池?zé)峁芾淼膰?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景,找出現(xiàn)有電池組熱管理系統(tǒng)研究存在的問題。根據(jù)理論及應(yīng)用現(xiàn)狀選取熱管理系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)和實(shí)現(xiàn)形式。 (2)通過鋰動(dòng)力電池單體及成組試驗(yàn)分析了鋰動(dòng)力電池的熱特性,主要是鋰動(dòng)力電組的充放電容量、內(nèi)阻、壽命等參數(shù)隨溫度的變化關(guān)系,設(shè)計(jì)了測(cè)量鋰動(dòng)力電池組熱物理參數(shù)的試驗(yàn),測(cè)量和估算出鋰動(dòng)力電池的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、生熱速率等參數(shù)。 (3)分析了鋰動(dòng)力電池單體傳熱機(jī)理和熱傳導(dǎo)方法,利用ANSYS仿真軟件建立了鋰動(dòng)力電池單體的三維熱模型,分析了單體在不同的工況下溫度變化情況。通過單體仿真結(jié)果與試驗(yàn)值的對(duì)比驗(yàn)證模型精確性,結(jié)果表明模型誤差不超過1.5℃。在得到準(zhǔn)確單體三維熱模型基礎(chǔ)上,本文仿真分析了鋰動(dòng)力電池組的系統(tǒng)方案,研究了不同的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)鋰動(dòng)力電池組溫度場(chǎng)分布的影響,根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化鋰動(dòng)力電池組空氣流場(chǎng),確定電池箱系統(tǒng)方案。 (4)依據(jù)鋰動(dòng)力電池組熱管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的溫度控制目標(biāo)制定鋰動(dòng)力電池組熱管理系統(tǒng)的總體框架和溫度控制策略,對(duì)熱管理系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā),利用VB編寫了上位機(jī)顯示界面,并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。 (5)通過系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證了鋰動(dòng)力電池組系統(tǒng)仿真模型準(zhǔn)確性和電池箱及溫度控制系統(tǒng)的功能,研究了鋰動(dòng)力電池組低溫下能耗和低溫加熱的溫度門限值。 【關(guān)鍵詞】:鋰動(dòng)力電池組熱管理系統(tǒng) 鋰動(dòng)力電池?zé)崽匦?/strong> 熱物參數(shù) 溫度場(chǎng)仿真 試驗(yàn)驗(yàn)證
【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】:2014
【分類號(hào)】:U469.72
【目錄】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-11
  • 第1章 緒論11-17
  • 1.1 課題來源及意義11
  • 1.2 純電動(dòng)汽車鋰動(dòng)力電池組熱管理研究?jī)?nèi)容及現(xiàn)狀11-15
  • 1.2.1 鋰動(dòng)力電池組熱管理的研究?jī)?nèi)容11-13
  • 1.2.2 鋰動(dòng)力電池組熱管理的研究現(xiàn)狀13-15
  • 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容及邏輯構(gòu)架15-17
  • 第2章 鋰動(dòng)力電池生熱機(jī)理分析及熱特性試驗(yàn)研究17-33
  • 2.1 鋰動(dòng)力電池生熱機(jī)理分析17-18
  • 2.2 鋰動(dòng)力電池?zé)崽匦栽囼?yàn)研究18-28
  • 2.2.1 試驗(yàn)對(duì)象及試驗(yàn)設(shè)備18-21
  • 2.2.2 鋰動(dòng)力電池溫度特性試驗(yàn)研究21-25
  • 2.2.3 鋰動(dòng)力電池單體表面溫升研究25-28
  • 2.3 鋰動(dòng)力電池?zé)嵛飬?shù)獲取28-32
  • 2.3.1 鋰動(dòng)力電池比熱容及生熱速率試驗(yàn)測(cè)量28-31
  • 2.3.2 鋰動(dòng)力電池導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算31-32
  • 2.4 本章小結(jié)32-33
  • 第3章 鋰動(dòng)力電池單體及系統(tǒng)建模仿真33-63
  • 3.1 鋰動(dòng)力電池的熱傳導(dǎo)33-37
  • 3.1.1 鋰動(dòng)力電池?zé)崃總鬟f研究33-34
  • 3.1.2 CFD 理論研究34-37
  • 3.2 鋰動(dòng)力電池單體熱仿真分析37-44
  • 3.2.1 鋰動(dòng)力電池?zé)嵝?yīng)模型建立37-39
  • 3.2.2 仿真條件設(shè)定39-40
  • 3.2.3 鋰動(dòng)力電池單體熱模型驗(yàn)證40-41
  • 3.2.4 鋰動(dòng)力電池單體外部不同條件下溫度場(chǎng)研究41-44
  • 3.3 鋰動(dòng)力電池組散熱和加熱系統(tǒng)仿真44-59
  • 3.3.1 鋰動(dòng)力電池組自然對(duì)流散熱研究44-45
  • 3.3.2 系統(tǒng)方案仿真模型的建立45-46
  • 3.3.3 系統(tǒng)強(qiáng)制冷卻散熱研究46-55
  • 3.3.4 鋰動(dòng)力電池組散熱系統(tǒng)溫度控制點(diǎn)選取55-56
  • 3.3.5 鋰動(dòng)力電池組加熱系統(tǒng)仿真研究56-59
  • 3.4 電池箱方案確定59-62
  • 3.4.1 箱體結(jié)構(gòu)方案59-60
  • 3.4.2 散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)60
  • 3.4.3 加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)60-62
  • 3.5 本章小結(jié)62-63
  • 第4章 鋰動(dòng)力電池組熱管理系統(tǒng)溫度控制研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)63-81
  • 4.1 鋰動(dòng)力電池?zé)峁芾頊囟瓤刂频哪繕?biāo)及意義63
  • 4.2 基于能量利用最優(yōu)化的溫度控制策略63-69
  • 4.2.1 散熱控制策略64
  • 4.2.2 保溫加熱控制策略64-69
  • 4.3 熱管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)69-77
  • 4.3.1 硬件設(shè)計(jì)的原則69
  • 4.3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)69-70
  • 4.3.3 主控模塊的器件選型與電路設(shè)計(jì)70-77
  • 4.4 熱管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)77-79
  • 4.4.1 溫度采集程序設(shè)計(jì)77-78
  • 4.4.2 VB 上位機(jī)界面程序編寫78-79
  • 4.4.3 主程序流程圖79
  • 4.5 熱管理軟硬件系統(tǒng)調(diào)試79-80
  • 4.6 本章小結(jié)80-81
  • 第5章 系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證81-89
  • 5.1 試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)系統(tǒng)搭建81
  • 5.2 試驗(yàn)方法及步驟81-82
  • 5.2.1 散熱系統(tǒng)試驗(yàn)步驟制定81-82
  • 5.2.2 加熱系統(tǒng)試驗(yàn)步驟制定82
  • 5.3 系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果分析82-87
  • 5.3.1 鋰動(dòng)力電池組模型驗(yàn)證分析82-84
  • 5.3.2 系統(tǒng)的散熱功能試驗(yàn)驗(yàn)證分析84-85
  • 5.3.3 系統(tǒng)的保溫性能試驗(yàn)驗(yàn)證分析85
  • 5.3.4 系統(tǒng)溫度控制策略的驗(yàn)證分析85-86
  • 5.3.5 系統(tǒng)低溫加熱能耗試驗(yàn)研究86-87
  • 5.4 本章小結(jié)87-89
  • 第6章 全文總結(jié)與工作展望89-91
  • 6.1 論文研究工作總結(jié)89-90
  • 6.2 研究展望90-91
  • 參考文獻(xiàn)91-96
  • 作者簡(jiǎn)介及研究成果96-97
  • 致謝97


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新能源汽車動(dòng)力電池組焊接工藝研究    馬聰

基于卡爾曼濾波的動(dòng)力電池組SOC精確估計(jì)    徐杰

動(dòng)力電池運(yùn)行狀況測(cè)控技術(shù)的研究    王飛

線性調(diào)節(jié)器在EV用動(dòng)力電池組性能測(cè)試中的應(yīng)用研究    韓志軍