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纯电动汽车用锂离子电池组液体冷却散热结构分析及优化
| 论文题名： | 纯电动汽车用锂离子电池组液体冷却散热结构分析及优化 |
| 关键词： | 纯电动汽车;锂离子电池;温度场;液体冷却;散热结构;数值模拟 |
| 摘要： | 纯电动汽车在行驶时不产生排气污染,对环境保护尤其是空气的洁净是非常有益的。动力电池系统作为纯电动汽车的唯一动力源,相比于混合动力汽车的动力系统更加简单,维修起来也更加方便。与此同时,动力电池的性能好坏会直接影响纯电动汽车的整车性能。 纯电动汽车在行驶过程中,动力电池组会产生很多热量。这些热量如果不能及时散发掉将会导致电池温度快速攀升以及温度分布不均匀。这会严重影响动力电池组的工作效率、使用寿命以及安全性能。因此,建立电池生热的理论模型,使用数值模拟技术分析锂离子动力电池组在不同条件下的温度场,对散热性能进行仿真,再基于仿真结果有针对性地优化散热结构。这对于锂离子动力电池组的使用性能的提高具有重大的现实意义。本文基于计算流体动力学(CFD)理论,运用Fluent软件对电池单体的温升进行数值模拟,并结合实验对比分析。动力电池组则采用液体冷却形式,使用CFX软件对电池包的温度场进行仿真,分析电池包的温度场分布,并提出散热优化措施,然后在此基础上比较不同散热条件下电池包的散热情况。 本文主要做了以下几方面的工作: ①分析了电池的生热和传热机理,根据热力学定律、传热学的质量、动量和能量守恒定律建立了锂离子电池的三维生热模型; ②对单体锂离子电池进行热特性相关的实验,记录不同温度下不同充放电倍率下锂离子电池的温度特性、内阻特性并且对单体锂离子电池的温度场进行仿真,结果表明数值模拟结果和实验结果一致,证明了电池仿真模型和数值计算设置的合理性 ③使用汽车仿真软件ADVISOR建立了纯电动汽车整车模型,对纯电动汽车在不同行驶工况和极限工况下的动态特性进行仿真。得到锂离子动力电池组在行驶过程中的SOC变化、生热速率和电流变化等参数; ④基于计算流体力学(CFD)技术,在CFX中对纯电动车用锂离子电池组原始方案的流场和温度场进行了数值模拟仿真分析。并提出锂离子电池组散热系统的优化方案并进行优化方案散热效果的仿真分析。 |
| 作者： | 罗曼 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡明辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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