混合动力汽车动力电池组的热管理系统研究

【摘要】：随着环境问题与能源问题的日益恶化，传统汽车行业不得不向节能环保的新能源汽车行业转变。电机、动力电池、控制器等作为新能源汽车的核心技术，近年取得了突破性的进展。尤其动力电池技术的发展为新能源汽车的发展提供了一个新的平台。目前动力电池的比能量达到100-500Wh/kg，比功率达到315W/kg，寿命达到1000-2000次，基本可以满足新能源汽车的需要。铅酸动力电池、镍氢动力电池安全性较好，但比能量、比功率值不高。锂离子动力电池的比能量、比功率较高，但其热安全性仍然是制约新能源汽车产业化的一个重要因素，需要进一步的研究。目前，镍氢动力电池和锂离子动力电池为主流动力电池，故对其进行热特性研究非常必要，对新能源汽车的热管理系统（BTMS）的设计有着重要意义。 动力电池的热分析主要包括热安全性、热效率和温度引起的单体电池之间的差异。主要任务是保证动力电池工作在适宜的温度范围，提高整车运行效率，同时不发生燃烧、爆炸等意外事故。本文研究的主要内容有： （1）分析了目前混合动力汽车的发展、动力电池的发展以及动力电池热特性研究现状。 （2）研究了动力电池的产热原理与其影响因素，找到了研究动力电池的方法。 （3）采用ANSYS商业有限元软件对国内某款锂离子动力电池进行了热分析研究。 （4）分析了电池包的冷却方式，研究了电池包的冷却结构，并利用FLUENT流体分析软件进行了流体仿真。根据仿真结果，对冷却结构进行了相应的优化。 （5）对分析对象进行了试验设计与试验验证。 本文的研究结果对新能源汽车的热管理系统设计提供一定的理论基础，同时对电池组的结构设计提供一定的借鉴意义。 【关键词】：混合动力电动汽车 动力电池 热管理系统 冷却结构分析 试验验证
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM912;U469.72;U463.633
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 新能源汽车的发展现状10-13
• 1.2 动力电池的发展现状13-18
• 1.2.1 动力电池的分类14-17
• 1.2.2 电池包成组技术17-18
• 1.3 电池组热管理系统研究现状18-21
• 1.4 主要研究内容及意义21-24
• 第二章 ：影响动力电池组的温度因素分析24-34
• 2.1 动力锂离子电池的组成24-27
• 2.1.1 动力锂离子电池的结构组成24-25
• 2.1.2 动力锂离子电池的制作流程25-27
• 2.2 锂离子动力电池的安全使用条件27
• 2.3 影响动力锂离子电池温度的因素分析27-32
• 2.3.1 电池的结构对电池温度的影响28-30
• 2.3.2 电池的使用条件对电池温度的影响30-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第三章 ：动力电池热模型建立与仿真分析34-46
• 3.1 动力电池热模型的建立34-36
• 3.2 动力电池热模型仿真分析36-44
• 3.2.1 单体电池不同使用条件下的温度场分析37-42
• 3.2.1.1 单体电池不同放电强度下温度分布情况37-41
• 3.2.1.2 单体电池不同对流系数下的温度分布情况41-42
• 3.2.2 电池组工况下的温度场分析42-43
• 3.2.3 电池组的效率分析43-44
• 3.3 本章小结44-46
• 第四章 电池组的冷却分析46-64
• 4.1 Fluent 软件介绍47-49
• 4.1.1 FLUENT 软件介绍47-48
• 4.1.2 CFD 流体数学模型48-49
• 4.2 仿真参数计算49-50
• 4.3 电池组冷却模型的仿真与分析50-63
• 4.3.1 串联通风模型分析50-55
• 4.3.2 并联通风模型分析55-60
• 4.3.3 串联通风模型与并联通风模型的比较60
• 4.3.4 并联模型的改进60-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 试验与分析64-80
• 5.1 锂离子电池充放电试验64-69
• 5.1.1 试验目的64
• 5.1.2 试验器材64-65
• 5.1.3 传感器布置65-66
• 5.1.4 试验步骤66-69
• 5.2 试验分析69-78
• 5.2.1 试验数据分析69-75
• 5.2.2 模型验证75-78
• 5.3 本章小结78-80
• 总结与展望80-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

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