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纯电动汽车电池模块设计及热分析
| 论文题名： | 纯电动汽车电池模块设计及热分析 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池;传热系数;强制风冷;放电倍率 |
| 摘要： | 汽车工业的高速发展拉动了汽车产量和汽车保有量的持续增加，然而能源短缺问题和环境污染问题成为了当今汽车产业不得不面对的难题。因此各大汽车厂商着眼于新能源汽车的研发，而我国也把新能源汽车提升到国家战略层次。纯电动汽车具有零排放、噪声低等特点，而电池又是电动汽车的关键技术之一。优良的动力电池组要求具备稳定的电性能、较高的能量密度和良好的温度一致性等指标。 本文以某工厂生产的三元聚合物软包锂离子电池为研究对象。通过仿真计算，并结合试验加以验证的手段，主要从电池热特性的角度对电池的单体和模块进行研究以及从机械的角度对模块进行设计。主要工作如下： （1）首先根据目标车辆的实际尺寸设计了电池模块的若干方案，并且分析和对比了各个方案的优缺点，主要通过从机械结构方面对原有的方案进行优化和再设计后，从而确定了最佳方案。随后对模块的电连接部分做了简单的分析与介绍，确定了最终的方案，试制了样件并且搭载与目标车辆上面进行路面试验以测试其性能。 （2）研习了锂离子电池的产热和传热机制，根据实际电池单体结构，建立电池单体物理模型。通过热仿真结果和试验结果的对比，反推出电池无法直接测得的参数，比如传热系数、散热系数等。 （3）根据所推出的电池单体参数建立电池模块的模型，通过对比不同放电倍率下电池模块温度分布的仿真结果与试验结果，判断所建模型是否准确，同时可以预测在其他放电倍率下电池模块的温度分布情况。 （4）从冷却效果和成本的角度对比分析各种冷却方式的优缺点，最终确定了强制风冷的冷却方式。同时，通过实验对比了电池模块在不同放电倍率的工况下自然散热和强制风冷散热情况下温升情况，发现强制风冷能够较为明显的改善电池模块的散热效果。 （5）根据试制的电池箱的样件，使用ANSYS/FLUENT软件对电池箱内部建立了流体-固体耦合模型，用来仿真电池箱内部温度场分布。通过对轴流式风机产生的风速和出风口位置等因素的选择，根据仿真的结果，并结合实验数据，判断所建立模型的准确性，从而能够预测电池在其他放电倍率采用强制对流情况下温度的分布。 |
| 作者： | 陈耳东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张军;孔朝阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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