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电动汽车锂电池温度场研究及优化设计
| 论文题名： | 电动汽车锂电池温度场研究及优化设计 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池;温度场;结构优化 |
| 摘要： | 本文在总结纯电动汽车热管理研究现状的基础上，提出锂离子电池组热管理的目标是使电池组工作在最佳温度范围20℃--40℃内且均匀，超出温度范围会使电池性能大幅度下降甚至发生安全隐患。通过准确的热电耦合模型计算电池的温度场显得尤为重要。 本文研究对象是国产某型纯电动汽车用锂电池，基于电池物性参数和生热原理建立电池的导热微分方程，利用中心差分法求解三维非稳态有内热源的能量方程，并运用MATLAB编写程序计算70A放电一小时后，电池外表面温度与实际测量温度不超过3℃。利用ANSYS建立电池单体热电耦合模型，模拟计算自然对流下70A放电一小时后，电池温度场与实验温差不超过2℃。从散热面、对流系数、外壳材料分析温度场的变化，三种因素的合理选择和有效组合有利于电池单体的散热，其中散热面的影响最大。 以电池组单体最高温度平均值达到最低为目标函数，利用ANSYS的优化设计模块和参数化程序语言APDL对电池组单体排列结构进行优化设计，优化结果显示在1C放电至热平衡工况时，6×2的排列结构散热效果最好，使电池组的最高温由41.2℃降至31.3℃。运用此结构分析一种恶劣工况即周围空气温度40℃电池箱的散热情况，电池箱的最高温接近工作温度的上限，由此对于能持续大功率充放电的纯电动汽车，必须进行强制冷却。 运用优化结构提出一个电池箱强制通风的方案，进过多次改进，最后使得在恶劣工况进气温度313K，风速15m/s条件下，电池组内最高温度被控制在55℃以下，同时保证电池温度的一致性。 |
| 作者： | 王迪 |
| 专业： | 人机与环境工程 |
| 导师： | 苏向辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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