原文传递
基于电池参数演变的热管理系统优化设计
| 论文题名： | 基于电池参数演变的热管理系统优化设计 |
| 关键词： | 锂离子电池;电动汽车;热管理系统;液冷系统;多目标优化;数值模型 |
| 摘要： | 随着人们环境保护意识的加强，作为取代燃油汽车的最主要交通工具，电动汽车占据着越来越大的市场规模。动力电池组作为电动汽车的唯一动力源，其性能好坏直接或间接的影响整车安全性、可靠性和舒适性。电池对温度是十分敏感的，电池在合理的温度区间工作时才会保持最佳输出性能。过高的温度不仅会降低输出容量，还会破坏内部化学反应过程，造成不可逆的电池损伤。更严重时会引起电池热失控，导致电池在短时间内放出大量的热量，引发严重的安全问题。 本文结合某车型的动力电池组主要参数，为电池组配置热管理系统实现对电池热量的统一控制和调配，确保电池组工作中温度保持在合理的区间。根据多种冷却方式的优缺点对比，选取间接液体冷却作为热管理系统的散热方式。 首先，介绍动力电池组的发展历程和电池热管理系统的研究现状，剖析电池发热原理和传热过程。设计实验计算单体电池的基本物理参数并对内阻特性进行测试，建立单体电池的数值模型并完成仿真计算，电池的热源通过UDF编程定义。实验结果与仿真结果契合，验证了所建立的电池热模型的可靠性。 其次，以电池组为研究对象，设计不同管道结构的热管理系统并在ANSYSWorkbench平台上进行CFD求解。对比热管理系统的最低温度、最高温度、温差以及温度标准差等多方面的评价指标，得知拥有纵向直列型管道结构的热管理系统的散热效果最佳。在选定的最优热管理系统结构上，进行系统几何参数的多目标优化，分析输出目标对设计参数的敏感度以及响应面结果。 最后，针对单体电池以及电池组的仿真过程设计特性测试实验以及验证实验。实验设备涉及到恒温恒湿试验箱、无纸化记录仪、新威电池测试系统和UIP智能蠕动泵，实验包含在恒定环境温度下对电池进行不同倍率的放电实验、特定放电倍率下不同环境温度对电池参数的影响、以及对多目标优化结果的验证试验。实验结果与仿真结果契合，验证了三维模型的有效性和仿真结果的可靠性。 |
| 作者： | 崔旭建 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 彭雄斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 汕头大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
