电动汽车动力电池模组散热结构设计与仿真优化
发布时间：2023-05-06 05:47
在环境问题和能源问题日益严峻的今天,电动汽车被视为未来汽车发展的主流方向,为此,世界各国都在积极寻求电动汽车研究水平的持续进步。动力电池,作为电动汽车的能量来源,成为了影响电动汽车发展的主要因素。相较于其他动力电池,锂离子电池具有高工作电压、高能量密度、高功率密度、循环寿命长、无记忆效应等优势,这使其逐渐成为电动汽车动力电池的第一选择。然而锂离子电池在工作时常处于高倍率放电的状态,电池模组内的单体电池生热量巨大,如果不能将这些热量及时散出,其使用性能、安全性能及循环寿命均会受到影响,严重时会引发热失控甚至起火爆炸等安全事故。因此,为了保证电池模组工作时的安全性和可靠性,需要设计一套有效的电动汽车动力电池热管理系统,来确保锂离子电池长期处于最佳环境工作温度范围内。本文以18650圆柱型锂离子电池为研究对象,运用理论分析和数值模拟相结合的方法,深入分析其温度场分布特性,设计出一套强制风冷散热系统,并采用正交试验方法对电池模组散热结构进行优化设计。本论文的主要工作如下:(1)在研究了电池内部结构,工作原理,生热机理及传热特性的基础上,以18650型圆柱锂离子电池为研究对象,建立电池三维热效应...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电动汽车动力电池的研究
1.2.1 铅酸电池
1.2.2 金属氢化物/镍电池
1.2.3 锂离子电池
1.2.4 燃料电池
1.3 电动汽车动力电池热管理系统的研究
1.3.1 动力电池热管理系统概述
1.3.2 动力电池热管理方式研究
1.3.3 动力电池热管理系统国内外研究现状
1.4 本文研究的主要内容
第2章 锂离子电池热分析理论
2.1 锂离子电池的内部结构及工作原理
2.1.1 电池的内部结构
2.1.2 电池的工作原理
2.2 锂离子电池的产热机理
2.3 锂离子电池的传热特性
2.4 锂离子电池热仿真理论
2.4.1 基本控制方程
2.4.2 环境模型
2.5 锂离子电池热分析方法
2.6 本章小结
第3章 锂离子电池单体热仿真分析
3.1 锂离子电池仿真模型的建立
3.2 锂离子电池热物性参数的研究
3.2.1 电池的密度
3.2.2 电池的比热容
3.2.3 电池的导热系数
3.2.4 电池的生热速率
3.3 锂离子电池单体仿真分析
3.3.1 几何模型构建
3.3.2 网格划分
3.3.3 仿真计算步骤
3.3.4 后处理
3.4 电池单体仿真结果分析
3.4.1 速度场分析
3.4.2 温度场分析
3.5 不同倍率放电电池单体仿真分析
3.6 本章小结
第4章 锂离子电池模组仿真分析与散热结构设计
4.1 电池模组的模型建立
4.1.1 物理模型的建立
4.1.2 网格的划分
4.2 电池模组的参数设定
4.2.1 材料参数的设定
4.2.2 热源的设定
4.2.3 边界条件的设定
4.2.4 计算模型的选择
4.2.5 求解控制参数的确定
4.3 电池模组仿真结果分析
4.4 本章小结
第5章 锂离子电池模组风冷散热结构仿真优化
5.1 方案设计
5.2 电池单体间距对散热效果的影响
5.2.1 不同电池单体间距的温度场分布
5.2.2 不同电池单体间距的速度场分布
5.3 电池模组进风口风道角度对散热效果的影响
5.3.1 不同进风口风道角度的温度场分布
5.3.2 不同进风口风道角度的速度场分布
5.4 电池模组出风口侧表面偏移角对散热效果的影响
5.4.1 不同出风口侧表面偏移角的温度场分布
5.4.2 不同出风口侧表面偏移角的速度场分布
5.5 本章小结
第6章 锂离子电池模组散热结构正交优化设计
6.1 正交试验设计法概述
6.1.1 正交试验设计法基本概念
6.1.2 正交表的构造及其基本性质
6.2 锂离子电池散热结构参数的正交优化设计
6.2.1 正交试验设计的基本原则
6.2.2 电池模组散热结构参数的选定
6.2.3 电池模组散热结构的正交优化设计
6.3 正交试验数据分析方法
6.4 正交优化试验结果分析
6.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
本文编号：3809153
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电动汽车动力电池的研究
1.2.1 铅酸电池
1.2.2 金属氢化物/镍电池
1.2.3 锂离子电池
1.2.4 燃料电池
1.3 电动汽车动力电池热管理系统的研究
1.3.1 动力电池热管理系统概述
1.3.2 动力电池热管理方式研究
1.3.3 动力电池热管理系统国内外研究现状
1.4 本文研究的主要内容
第2章 锂离子电池热分析理论
2.1 锂离子电池的内部结构及工作原理
2.1.1 电池的内部结构
2.1.2 电池的工作原理
2.2 锂离子电池的产热机理
2.3 锂离子电池的传热特性
2.4 锂离子电池热仿真理论
2.4.1 基本控制方程
2.4.2 环境模型
2.5 锂离子电池热分析方法
2.6 本章小结
第3章 锂离子电池单体热仿真分析
3.1 锂离子电池仿真模型的建立
3.2 锂离子电池热物性参数的研究
3.2.1 电池的密度
3.2.2 电池的比热容
3.2.3 电池的导热系数
3.2.4 电池的生热速率
3.3 锂离子电池单体仿真分析
3.3.1 几何模型构建
3.3.2 网格划分
3.3.3 仿真计算步骤
3.3.4 后处理
3.4 电池单体仿真结果分析
3.4.1 速度场分析
3.4.2 温度场分析
3.5 不同倍率放电电池单体仿真分析
3.6 本章小结
第4章 锂离子电池模组仿真分析与散热结构设计
4.1 电池模组的模型建立
4.1.1 物理模型的建立
4.1.2 网格的划分
4.2 电池模组的参数设定
4.2.1 材料参数的设定
4.2.2 热源的设定
4.2.3 边界条件的设定
4.2.4 计算模型的选择
4.2.5 求解控制参数的确定
4.3 电池模组仿真结果分析
4.4 本章小结
第5章 锂离子电池模组风冷散热结构仿真优化
5.1 方案设计
5.2 电池单体间距对散热效果的影响
5.2.1 不同电池单体间距的温度场分布
5.2.2 不同电池单体间距的速度场分布
5.3 电池模组进风口风道角度对散热效果的影响
5.3.1 不同进风口风道角度的温度场分布
5.3.2 不同进风口风道角度的速度场分布
5.4 电池模组出风口侧表面偏移角对散热效果的影响
5.4.1 不同出风口侧表面偏移角的温度场分布
5.4.2 不同出风口侧表面偏移角的速度场分布
5.5 本章小结
第6章 锂离子电池模组散热结构正交优化设计
6.1 正交试验设计法概述
6.1.1 正交试验设计法基本概念
6.1.2 正交表的构造及其基本性质
6.2 锂离子电池散热结构参数的正交优化设计
6.2.1 正交试验设计的基本原则
6.2.2 电池模组散热结构参数的选定
6.2.3 电池模组散热结构的正交优化设计
6.3 正交试验数据分析方法
6.4 正交优化试验结果分析
6.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
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