纯电动汽车锂离子动力电池组热特性分析及仿真研究

【摘要】：我国一直在着手电动汽车相关技术的研发，通过国家863计划的的研发支持，我国电动汽车行业取得了快速发展，不仅攻克了一系列关键技术，而且自主研发的电动汽车整车产品已实现小批量生产，并进入市场销售环节，在某些技术领域已实现了与日美欧等国家同步发展。但是对于电动汽车特别是纯电动汽车的动力电池来说，在生产环节和使用环节还没有完善、全面的检测系统和管理系统。目前市场上能够买到的电池管理系统（BMS）具备数据采集模块、数据显示模块、高压和低压保护模块和电池荷电状态（SOC）估算与显示模块等，但是电池热管理模块还没有加到电池管理系统中去，因此有必要研究电池组的热管理系统，使电池组中各单体电池之间的温度差异较小，温度分布较均匀，改善动力电池的电化学性能，提高电池的充放电能力和使用寿命，使BMS的功能更加完善。 本文结合吉林省科技厅科技发展计划项目“纯电动高档商务客车研制”，以纯电动汽车用磷酸铁锂动力电池为研究对象，运用实验和仿真相结合的方法对电池组的生热温度场和散热温度场进行研究，为温控电池箱的整体设计提供技术支持。 本文的主要研究内容可以概括如下： 1.锂离子电池的热特性分析。通过分析锂离子电池的工作原理、结构和电化学特性，研究锂离子电池的生热机制，找出影响锂离子电池温度特性的因素，建立电池温升和环境温度之间的对应关系，确定了电池组放电效率的最佳温度区间。 2.锂离子电池组的生热温度场仿真分析。首先建立锂离子电池的热效应模型和生热速率模型，然后对电池热模型的导热系数、比热容和密度等参数进行计算，最后确定了热模型的初始条件和边界条件，实现了生热温度场的仿真，得到了电池组生热后的温度分布。 3.锂离子电池组的散热温度场仿真分析。首先介绍了各种传热介质的优缺点，确定了空气冷却的散热方式，同时采用并行通风的散热结构。然后分析了空气的流动方式，建立起了电池-空气的流固耦合模型。最后通过设置求解器方式和边界条件完成了电池组散热温度场的仿真，为温控电池箱的初步设计做出理论分析。 4．完成温控电池箱的的整体设计。首先提出了温控电池箱的总体设计方案，并进行了电池箱的功能描述，其次对电池箱的壳体和上下夹具做了详细的设计和空间上的布置，再次对散热设备和加热设备进行了比较和选型。最后对散热设备、加热设备和温度传感器的布置进行了详细的分析。 【关键词】：并行通风 电池热管理 生热温度场 散热温度场 温控电池箱
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 电池组热管理系统的意义与目的12-13
• 1.2 电池组热管理系统的主要功能13-14
• 1.3 电池组热管理系统的国内外研究现状14-16
• 1.4 目前纯电动汽车动力电池面临的主要问题16-18
• 1.5 课题来源及论文主要研究内容18-20
• 第2章 纯电动汽车锂离子动力电池热特性分析20-42
• 2.1 锂离子电池的结构与工作原理20-23
• 2.1.1 锂离子电池的结构20-21
• 2.1.2 锂离子电池的工作原理21-23
• 2.2 锂离子电池的特点及分类23-26
• 2.2.1 锂离子电池的特点23-25
• 2.2.2 锂离子电池的分类25-26
• 2.3 锂离子电池的温度特性及温升实验26-35
• 2.3.1 锂离子电池在低温下的性能特点26-27
• 2.3.2 锂离子电池在高温下的性能特点27-28
• 2.3.3 锂离子电池组充放电过程中的温升实验28-35
• 2.4 锂离子电池的生热及传热机理分析35-39
• 2.4.1 锂离子电池的生热机理35-37
• 2.4.2 锂离子电池组传热特性分析37-39
• 2.5 不同环境温度下锂离子电池组放电效率实验39-41
• 2.6 本章小结41-42
• 第3章 纯电动汽车锂离子动力电池组生热温度场仿真分析42-60
• 3.1 锂离子电池组温度场仿真分析的目的42
• 3.2 锂离子电池热效应模型的建立42-48
• 3.2.1 锂离子电池热物性参数的获取44-46
• 3.2.2 选取锂离子电池生热速率模型46-47
• 3.2.3 热效应模型定解条件的确定47-48
• 3.3 锂离子电池组生热的CFD分析48-57
• 3.3.1 电池组几何模型的建立及网格的划分48-50
• 3.3.2 电池热物性参数的确定、边界条件及求解控制器的设置50-53
• 3.3.3 锂离子电池组生热的温度场仿真与分析53-57
• 3.4 锂离子电池组生热温度场仿真与实验对比分析57-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第4章 纯电动汽车锂离子动力电池组散热温度场仿真分析60-72
• 4.1 锂离子动力电池组冷却方式的选择60-61
• 4.2 锂离子动力电池组空冷散热系统的散热方式的选择61-62
• 4.3 锂离子动力电池组散热系统的建模与温度场仿真62-70
• 4.3.1 流固耦合模型的建立62-64
• 4.3.2 湍流模型的选择64-66
• 4.3.3 网格划分、材料属性与边界条件的设置66-68
• 4.3.4 散热系统温度场仿真结果与分析68-70
• 4.3.5 对比分析70
• 4.4 本章小结70-72
• 第5章 纯电动汽车温控电池箱初步设计72-80
• 5.1 温控电池箱总体设计方案72-74
• 5.2 温控电池箱的功能描述74
• 5.3 温控电池箱加热系统的设计74-76
• 5.4 散热设备和加热设备的选择76-79
• 5.4.1 风机的选择与温度传感器的布置76-78
• 5.4.2 电加热膜的选择78-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第6章 全文总结及展望80-82
• 6.1 全文总结80-81
• 6.2 研究展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

纯电动汽车电池箱热特性研究及热管理系统开发    沈帅

动力型磷酸铁锂电池的温度特性    李哲;韩雪冰;卢兰光;欧阳明高;

锂离子动力电池受高温影响的试验分析    徐顺余;曹辉;

锂离子电池的工作原理及其主要材料    刘璐;王红蕾;张志刚;

锂离子电池组管理系统研究    蒋新华

纯电动汽车动力电池特性及应用研究    王珂

纯电动汽车锂电池组温度场研究及散热结构优化    林国发

混合动力车用镍氢电池组散热系统CFD仿真与结构设计    马兆强

锂离子电池低温性能研究    付庆茂

液态软包装锂离子电池工艺与隔膜的研究    袁春刚

混合动力车用镍氢电池散热系统研究    楼英莺

RAV-4电动汽车电池组风冷系统的研究    朱晓彤

纯电动汽车用锂电池管理系统的研究    黎林

电动汽车锂离子电池包热特性研究与优化设计    车杜兰

混合动力汽车用锂离子电池管理系统的研制    蔡群英

湍球塔内流场计算中复杂结构处理方法的研究    

曲壁多孔射流对主流速度场干扰的数值模拟    王国徽,田松峰,李少华,陈陶锴

高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究    杨敏林;杨晓西;杨小平;丁静;沈向阳;

内融式盘管蓄冰系统实验研究    李铁华;

抛物面槽式太阳能集热器热力性能研究    崔映红;卑振华;

CPU吸热盒传热与流动特性研究及其优化    吕玉坤;豆中州;徐国涛;赵锴;

蒸汽-有机工质联合循环发电热经济性分析    李慧君;吴凯槟;杜威;房林铁;关秀红;高丽莎;杨继明;

重力场中绕汽泡Marangoni对流的数值模拟    杨历

浸没燃烧法应用于小型热水锅炉的探讨    崔宁,郭伟,俞颐秦,闫运忠

地板采暖与传统采暖方式的CFD分析比较    刘灵芝;杨华;金凤云;

电动汽车动力电池配组工艺研究进展    马军;李爱魁;杜涛;刘飞;

圆柱形烟花热自燃数学模型研究    季玲玲;周光魏;寇智慧;赵保国;杜志明;郭泽荣;

太阳能空气集热器传热性能实验研究    魏琪;赵俊;

能耗统计在建筑节能工作中的应用    介鹏飞;李德英;

三种侧送风方式下室内气流组织的数值模拟与分析    高峰;李玉海;

电解槽保温技术的应用与探讨    贺建忠;幸利;马康康;

斯特林热机逆流换热式回热器    孔令斌;

水下湿法焊接温度场的数值模拟    赵博;武传松;

双辊带材铸轧侧封技术中熔融钢液液面宽度对侧封板所受温度场和应力场的影响    宋小伟;孙斌煜;

结构构件耐火隔热性计算模型    张靖岩;史毅;吕振纲;仝玉;王礼;

有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析    王革

近地/海运动过程中的空气动力学分析    顾璇

甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究    高晓阳

重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究    张波

熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性    左远志

汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究    姚栋伟

槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化    朱登亮

高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究    李国富

1100kV GIS中SF6断路器关键技术研究    韩书谟

太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究    阎秦

局部通风掘进工作面换热系数计算方法研究    张艳利

高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究    侯建军

矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断    亓玉栋

锂离子电池组智能管理系统研究    赵庆川

井下工具油浸试验装置温度控制系统分析    赵达

纤维混凝土夹心秸秆压缩块砌块墙的研究与开发    刘永

钢管组对机总体方案设计及关键技术研究    王建秋

喷水推进泵流场数值模拟分析    舒春英

油井中磨料射流割缝固液两相流场的数值模拟    路畅

渗流作用下深部矿场采动围岩的传热机理研究    徐义洪

基于TCP/IP套接口的嵌入式Web服务器实现    徐明,柴志雷

电动汽车动力总成系统控制器局域网(CAN)总线通信协议    李芳;张俊智;王丽芳;廖承林;

纯电动低地板城市概念客车研制中的关键技术    林程;韩冰;

多辆电动汽车远程监控系统    陈燕虹;沈帅;刘宏伟;刘永恒;

低温送风空调系统中保温材料的选择与节能    裴秀英

锂离子电池组管理系统研究    蒋新华

纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究    李哲

纯电动汽车远程监控系统设计及故障诊断方法研究    吴建荣

无人驾驶车辆控制方式研究    邱钊鹏

电池管理系统的研究    岳仁超

混合动力客车电池包散热系统研究    许超

电动汽车用锂离子动力电池热效应研究    彭强

CFD通用软件综述    姚征,陈康民

尖晶石LiMn_2O_4正极材料的研究进展    周燕芳,钟辉

塑料部件制造中的新型导热材料    赵幸

单片机控制系统中软件抗干扰的研究    朱焕立;王殿龙;

蓄电池组单个电池电压测量方法    梁桂祥

纯电动汽车用动力电池性能评价方法研究    白中浩;曹立波;杨健;

锂二次电池中聚合物电解质及隔膜的研究进展    赵治贞,袁晓燕

锂离子电池爆炸机理研究    陈玉红;唐致远;卢星河;谭才渊;

锂离子电池电解质锂盐研究进展    庄全超,武山,刘文元,陆兆达

聚丙烯腈基聚合物电解质    唐致远,王占良

锂离子电池安全性研究及影响因素分析    黄海江

锂离子电池组管理系统研究    蒋新华

锂离子电池充放电过程的研究    胡广侠

储氢合金测试系统及镍氢电池管理系统的设计    陈金舟

SX2190E型越野车整体车架结构的有限元分析    高光波

电动汽车行业发展环境分析    程魁玉

电池SOC估算策略研究    李贵海

单一压力容器镍氢电池的热模拟及其结构优化    朱鹏

混合动力车用镍氢电池散热系统研究    楼英莺

密闭电池舱段内锂离子电池热分析研究    王晋鹏

汽车动力电池SOC模糊估计及其在DSP上的实现    王佳

电动轿车总体设计与性能仿真研究    王泽平

导弹院锂离子动力电池列入洛阳市重大科技攻关项目    

扶持我市新能源聚合物锂离子动力电池项目的发展建议    赵丽;

赛恩斯锂电池的关键技术    李革臣;

天能重磅投入锂电    张保国;

锂离子电池应用于潜艇动力可行性分析    陈新传;宋强;吕昊;王路;

锂离子动力电池充放电特性的试验研究    何洪文,孙逢春,张晨光,白文杰

锂离子动力蓄电池充电技术和设备研究最新进展    钱良国;郝永超;肖亚玲;

科技热词扫描    

锂离子动力电池电极材料产业化进展    周恒辉;

人工神经网络在锂离子动力电池管理中的应用    凌国维;唐致远;王琪;

大容量锂离子动力电池技术与应用    张利波;

C-LiFePO_4动力蓄电池的热行为    李文成;卢世刚;

混合动力轿车用集中式锂离子动力电池管理系统设计    张华辉;夏保佳;齐铂金;廖瑾瑜;

提高锂离子电池低温性能的研究    向宇;李德湛;洪晓斌;胡芸;

La-Mg-Ni超晶格储氢材料在Ni-MH电池中的应用及前景分析    吴建民;李蓉;刘华福;谢亚林;杨琨;黄永平;王彤;廖运堂;

锂离子电池自激发安全保护机制    艾新平;曹余良;杨汉西;

锂离子电池低温性能研究    付庆茂;文钟晟;赖春艳;解晶莹;陈猛;

月面巡视器及着陆器用锂离子蓄电池低温性能研究    王可;王琛;解晶莹;潘延林;

储氢合金低温放电性能研究    韩静;杨毅夫;邵惠霞;谭祖宪;

锂离子电池电极材料低温性能研究    肖利芬;艾新平;曹余良;杨汉西;

我市锂离子动力电池工程技术通过专家论证    汪忠阔

让锂离子动力电池产业成为经济新亮点    记者 胡越

锂离子动力电池项目奠基    李强

锂离子动力电池获突破性进展    记者 刘碧玛

锂离子动力电池正极材料在华申请专利态势分析    林枫

北汽集团投资鸡西的锂离子动力电池负极材料及石墨深加工项目奠基    记者解广军

中航锂电 绿色能源让天空更蔚蓝    本报记者 赵志伟　通讯员 王思臣 实习生 刘可可

中航工业锂电产业园启用总投资36亿元    CNE记者 倪旻

深圳锂电池产业领先全国    记者 刘双

吉林中聚新能源积极扩产    张莹莹　记者 齐展

锂离子动力电池性能及其仿真研究    靳尉仁

锂离子电池LiCo_（1/3）Ni_（1/3）Mn_（1/3）O_2正极材料及安全性的研究    陈玉红

锂离子动力电池的制作与性能研究    刘云建

聚阴离子型锂离子电池正极材料的制备及改性    许晶

高功率锂离子电池电化学性能和安全性能的研究    贺艳兵

锂离子电池三元正极与钛酸锂负极材料的湿化学法制备及表征    丁楚雄

氟磺酰亚胺碱金属盐和离子液体：合成、表征以及在锂离子电池中的应用    韩鸿波

纯电动汽车锂离子动力电池组热特性分析及仿真研究    辛乃龙

锂离子动力电池企业发展战略研究    赵海龙

锂离子动力电池关键材料对低温性能影响的研究    黄睿

电动汽车用锂离子动力电池热效应研究    彭强

锂离子动力电池新建项目风险管理与研究    衣思平

青鸟华光锂离子动力电池生产基地可行性研究    王海东

电动汽车锂离子动力电池产品认证技术及评价研究    吴向亮

大容量锂离子动力电池充放电过程热特性研究    任保福

锂离子动力电池管理系统的研究与实现    黎继刚

电动自行车用锂离子动力电池组工艺设计与性能研究    邹春龙