电动汽车用电池组模块风冷仿真研究【字数：11110】
摘 要汽车工业的快速发展一定程度上也拉动了经济的快速发展，人们日常生活中对车辆的依赖也越来越深。近年来汽车产量和汽车保有量的持续增加使能源消耗加剧，引起的环境问题也十分严峻。由此，各大汽车厂商纷纷投入了新能源汽车的研究。目前，纯电动汽车依靠自身零排放，噪声低的优点成为了一种主流的研究方向。电池组是纯电动汽车的关键技术之一。电池组在工作过程中会散发出大量热量，若散热效果不佳，电池组在高温环境下工作会使电池寿命减少，零部件损毁甚至使电池报废。因此纯电动汽车用电池组的散热研究对电动汽车行业的发展十分重要。本文的主要工作是针对电动汽车用电池组进行风冷散热研究。对电池组模块进行了物理建模，并采用Mesh划分网格；通过FLUENT软件模拟了进口风速为6m/s，10m/s，15m/s条件下的散热情况；分析了电池组温度分布云图和空气流速云图。研究结果表明空气流速越高，散热效果越好。散热效果提升的速率会随空气流速增加而降低。
目 录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2电动汽车用电池的发展现状 1
1.2.1铅酸蓄电池 2
1.2.2镍氢电池 2
1.2.3锂离子电池 2
1.3电动汽车电池发展趋势 2
1.4本文的主要安排及内容 3
2.电池工作原理 4
2.1锂电池结构 4
2.2电池工作原理 4
2.3电池生热原理 5
2.4电池散热原理 6
2.4.1热辐射 6
2.4.2热传导 7
2.4.3热对流 7
2.5本章小结 8
3.电池组模型建立 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
9
3.1涉及软件介绍 9
3.1.1 CATIA 9
3.1.2 ANSYS 9
3.2物理模型建立 10
3.2.1建立模型 10
3.3本章小结 15
4.电动汽车用电池组风冷散热计算结果分析 16
4.1计算条件与方法 16
4.2结果分析 24
4.3本章小结 29
5.总结 30
6.参考文献 31
7.致谢 32 1.绪论
1.1课题的研究背景及意义
当前社会环境问题和资源短缺已经到了不得不面对的地步，这些问题在汽车行业也受到了很大的关注。电动汽车作为一种新能源汽车，由于其使用电力代替传统的化石能源，且使用传统化石能源的汽车正是化石能源被大量消耗的主要原因之一，因此发展电动汽车对资源短缺问题能起到有效的缓解作用。使用电力的汽车能够做到0排放，也能有效解决环境污染问题。因此发展电动汽车已经成为如今汽车行业的一大趋势。电池是电动汽车的核心，直接决定了汽车的性能[3]。电池在工作过程中会释放大量热量。电池不能持续在温度过高的境下工作。
1.电动汽车电池组会长时间在过高的温度环境中工作会造成电池使用寿命缩短，降低电池性能。
2.会造成电池模块，电池单体的性能不均匀。
3.对电动汽车的安全性能产生很大的威胁，可能产生电池组失效甚至爆炸。
因此研究电池组模块的散热性能，确保散热性能合格对电动汽车的发展意义重大。采用气体(空气)作为传热介质主要有结构简单，质量轻，有害气体产生时能有效通风，成本较低等重大优点，值得我们深入研究。
1.2电动汽车用电池的发展现状
新能源汽车电池可以分为蓄电池和燃料电池两大类[2]。蓄电池主要运用于纯电动新能源汽车，主要有铅酸电池、镍基电池、二次锂电池、空气电池等类型。燃料电池专用于燃料电池新能源汽车。主要分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池等。随着对纯电动汽车用电池的不断研究，电池种类也不断在丰富，运用的范围领域也开始细化。蓄电池在纯电动汽车中作为汽车的驱动装置，而在混合动力汽车中，蓄电池根据实际情况，在起动和低速阶段，蓄电池作为主要动力。在加速阶段，蓄电池作为辅助动力。蓄电池也会在匀速行驶和减速过程中还能够存储能量。根据张斐然[1]在电动汽车电池储能技术的研究中描述目前技术较为成熟期，运用较广泛的主要有铅酸蓄电池，镍氢电池和锂离子电池。
1.2.1铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是在汽车领域中运用较普遍的一种电池，该电池在发展阶段能效作用较强，主要优势是成本较低，便于大量生产。在现阶段汽车电池技术不断发展，种类不断丰富的情况下，铅酸电池仍能占据大量市场份额。在短途公交车，以及旅游巴士方面表现优秀。虽然铅酸电池有许多优点，也有明显的劣势，例如比能量低，使用寿命短且不能在高强度荷电状态下长期工作，否则整体性能将下降。目前通过选用小密度及非腐蚀性材料作为电池核心可以有效促使电池的比容量提高，改善电池容量。
1.2.2镍氢电池
目 录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2电动汽车用电池的发展现状 1
1.2.1铅酸蓄电池 2
1.2.2镍氢电池 2
1.2.3锂离子电池 2
1.3电动汽车电池发展趋势 2
1.4本文的主要安排及内容 3
2.电池工作原理 4
2.1锂电池结构 4
2.2电池工作原理 4
2.3电池生热原理 5
2.4电池散热原理 6
2.4.1热辐射 6
2.4.2热传导 7
2.4.3热对流 7
2.5本章小结 8
3.电池组模型建立 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
9
3.1涉及软件介绍 9
3.1.1 CATIA 9
3.1.2 ANSYS 9
3.2物理模型建立 10
3.2.1建立模型 10
3.3本章小结 15
4.电动汽车用电池组风冷散热计算结果分析 16
4.1计算条件与方法 16
4.2结果分析 24
4.3本章小结 29
5.总结 30
6.参考文献 31
7.致谢 32 1.绪论
1.1课题的研究背景及意义
当前社会环境问题和资源短缺已经到了不得不面对的地步，这些问题在汽车行业也受到了很大的关注。电动汽车作为一种新能源汽车，由于其使用电力代替传统的化石能源，且使用传统化石能源的汽车正是化石能源被大量消耗的主要原因之一，因此发展电动汽车对资源短缺问题能起到有效的缓解作用。使用电力的汽车能够做到0排放，也能有效解决环境污染问题。因此发展电动汽车已经成为如今汽车行业的一大趋势。电池是电动汽车的核心，直接决定了汽车的性能[3]。电池在工作过程中会释放大量热量。电池不能持续在温度过高的境下工作。
1.电动汽车电池组会长时间在过高的温度环境中工作会造成电池使用寿命缩短，降低电池性能。
2.会造成电池模块，电池单体的性能不均匀。
3.对电动汽车的安全性能产生很大的威胁，可能产生电池组失效甚至爆炸。
因此研究电池组模块的散热性能，确保散热性能合格对电动汽车的发展意义重大。采用气体(空气)作为传热介质主要有结构简单，质量轻，有害气体产生时能有效通风，成本较低等重大优点，值得我们深入研究。
1.2电动汽车用电池的发展现状
新能源汽车电池可以分为蓄电池和燃料电池两大类[2]。蓄电池主要运用于纯电动新能源汽车，主要有铅酸电池、镍基电池、二次锂电池、空气电池等类型。燃料电池专用于燃料电池新能源汽车。主要分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池等。随着对纯电动汽车用电池的不断研究，电池种类也不断在丰富，运用的范围领域也开始细化。蓄电池在纯电动汽车中作为汽车的驱动装置，而在混合动力汽车中，蓄电池根据实际情况，在起动和低速阶段，蓄电池作为主要动力。在加速阶段，蓄电池作为辅助动力。蓄电池也会在匀速行驶和减速过程中还能够存储能量。根据张斐然[1]在电动汽车电池储能技术的研究中描述目前技术较为成熟期，运用较广泛的主要有铅酸蓄电池，镍氢电池和锂离子电池。
1.2.1铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是在汽车领域中运用较普遍的一种电池，该电池在发展阶段能效作用较强，主要优势是成本较低，便于大量生产。在现阶段汽车电池技术不断发展，种类不断丰富的情况下，铅酸电池仍能占据大量市场份额。在短途公交车，以及旅游巴士方面表现优秀。虽然铅酸电池有许多优点，也有明显的劣势，例如比能量低，使用寿命短且不能在高强度荷电状态下长期工作，否则整体性能将下降。目前通过选用小密度及非腐蚀性材料作为电池核心可以有效促使电池的比容量提高，改善电池容量。
1.2.2镍氢电池
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