混合動力汽車動力電池組的熱管理系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著環(huán)境問題與能源問題的日益惡化，傳統(tǒng)汽車行業(yè)不得不向節(jié)能環(huán)保的新能源汽車行業(yè)轉(zhuǎn)變。電機、動力電池、控制器等作為新能源汽車的核心技術(shù)，近年取得了突破性的進展。尤其動力電池技術(shù)的發(fā)展為新能源汽車的發(fā)展提供了一個新的平臺。目前動力電池的比能量達到100-500Wh/kg，比功率達到315W/kg，壽命達到1000-2000次，基本可以滿足新能源汽車的需要。鉛酸動力電池、鎳氫動力電池安全性較好，但比能量、比功率值不高。鋰離子動力電池的比能量、比功率較高，但其熱安全性仍然是制約新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的一個重要因素，需要進一步的研究。目前，鎳氫動力電池和鋰離子動力電池為主流動力電池，故對其進行熱特性研究非常必要，對新能源汽車的熱管理系統(tǒng)（BTMS）的設(shè)計有著重要意義。 動力電池的熱分析主要包括熱安全性、熱效率和溫度引起的單體電池之間的差異。主要任務(wù)是保證動力電池工作在適宜的溫度范圍，提高整車運行效率，同時不發(fā)生燃燒、爆炸等意外事故。本文研究的主要內(nèi)容有： （1）分析了目前混合動力汽車的發(fā)展、動力電池的發(fā)展以及動力電池?zé)崽匦匝芯楷F(xiàn)狀。 （2）研究了動力電池的產(chǎn)熱原理與其影響因素，找到了研究動力電池的方法。 （3）采用ANSYS商業(yè)有限元軟件對國內(nèi)某款鋰離子動力電池進行了熱分析研究。 （4）分析了電池包的冷卻方式，研究了電池包的冷卻結(jié)構(gòu)，并利用FLUENT流體分析軟件進行了流體仿真。根據(jù)仿真結(jié)果，對冷卻結(jié)構(gòu)進行了相應(yīng)的優(yōu)化。 （5）對分析對象進行了試驗設(shè)計與試驗驗證。 本文的研究結(jié)果對新能源汽車的熱管理系統(tǒng)設(shè)計提供一定的理論基礎(chǔ)，同時對電池組的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一定的借鑒意義。 【關(guān)鍵詞】：混合動力電動汽車 動力電池 熱管理系統(tǒng) 冷卻結(jié)構(gòu)分析 試驗驗證
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM912;U469.72;U463.633
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2 動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 動力電池的分類14-17
• 1.2.2 電池包成組技術(shù)17-18
• 1.3 電池組熱管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 主要研究內(nèi)容及意義21-24
• 第二章 ：影響動力電池組的溫度因素分析24-34
• 2.1 動力鋰離子電池的組成24-27
• 2.1.1 動力鋰離子電池的結(jié)構(gòu)組成24-25
• 2.1.2 動力鋰離子電池的制作流程25-27
• 2.2 鋰離子動力電池的安全使用條件27
• 2.3 影響動力鋰離子電池溫度的因素分析27-32
• 2.3.1 電池的結(jié)構(gòu)對電池溫度的影響28-30
• 2.3.2 電池的使用條件對電池溫度的影響30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 ：動力電池?zé)崮Ｐ徒⑴c仿真分析34-46
• 3.1 動力電池?zé)崮Ｐ偷慕?/span>34-36
• 3.2 動力電池?zé)崮Ｐ头抡娣治?/span>36-44
• 3.2.1 單體電池不同使用條件下的溫度場分析37-42
• 3.2.1.1 單體電池不同放電強度下溫度分布情況37-41
• 3.2.1.2 單體電池不同對流系數(shù)下的溫度分布情況41-42
• 3.2.2 電池組工況下的溫度場分析42-43
• 3.2.3 電池組的效率分析43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 第四章 電池組的冷卻分析46-64
• 4.1 Fluent 軟件介紹47-49
• 4.1.1 FLUENT 軟件介紹47-48
• 4.1.2 CFD 流體數(shù)學(xué)模型48-49
• 4.2 仿真參數(shù)計算49-50
• 4.3 電池組冷卻模型的仿真與分析50-63
• 4.3.1 串聯(lián)通風(fēng)模型分析50-55
• 4.3.2 并聯(lián)通風(fēng)模型分析55-60
• 4.3.3 串聯(lián)通風(fēng)模型與并聯(lián)通風(fēng)模型的比較60
• 4.3.4 并聯(lián)模型的改進60-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 試驗與分析64-80
• 5.1 鋰離子電池充放電試驗64-69
• 5.1.1 試驗?zāi)康?/span>64
• 5.1.2 試驗器材64-65
• 5.1.3 傳感器布置65-66
• 5.1.4 試驗步驟66-69
• 5.2 試驗分析69-78
• 5.2.1 試驗數(shù)據(jù)分析69-75
• 5.2.2 模型驗證75-78
• 5.3 本章小結(jié)78-80
• 總結(jié)與展望80-82
• 參考文獻82-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果85-86
• 致謝86-87
• 附件87

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