电动汽车电池组箱体散热结构设计(附件)
摘 要摘 要如今能源危机和环境污染不断成为各国首要关心的话题，人们也越来越多的关注电动汽车的发展，而且动力电池作为纯电动汽车最主要的动力能源，适当的工作温度会对电池的工作性能和寿命出环境。当电池处在高温环境下时内部不可逆反应会加速反应，当电池中能够使用的容量达到电池额定容量的4/5时，电池很容易报废。这就表明电动汽车电池热特性的研究对于电动汽车的发展具有深远的意义，同时也对电池箱体散热结构设计提供了参考价值本文以电池为主要研究对象，根据电池温升特性和任务书要求，工作如下:(1)查阅了大量资料，对电池箱体的散热研究现状进行分析，根据现有散热系统的不足，自主设计电池散热箱体结构(2)研究了电池组的温升特性，分析得出电池正常工作的最佳环境，首先了解并分析锂电池的结构和工作原理，通过温升实验得出电池组的温升特性。(3)利用SolidWorks Simulation和Flow Simulation仿真软件对电池组进行温度场的仿真模拟。建立了自热对流下电池组箱体模型，探究电池组箱体在自然对流条件下模拟仿真的结果，并对其分析且指出问题所在，从而得之需要设计散热结构及风道。(4)强化电池组箱体散热作用，我们对处于自然对流条件下的电池箱体做如下改进措施:(1)使用自行设计的改良版并行通风方式，增加强制对流换热的措施。(2)在散热风道两侧开辟排列不均匀的风口。通过Flow simulation对散热系统进行了仿真，稳态时电池的温度满足电池的工作要求，利用仿真结果对电池箱散热进行设计。关键词: 电池组箱体；散热结构；模拟仿真；控制策略目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2电动汽车国内外发展情况 2
1.2.1 国外发展现状 2
1.2.2 国内发展情况 3
1.3锂离子电池的发展现状 4
1.4锂电池组的热管理系统研发进度 5
1.4.1锂离子电池组散热结构的迫切性 5
1.4.2电池组箱体散热的研发情况 6
1.5主要研究内容及意义 6
第二章 锂离子电池结构与热特性研究 8
2.1 锂离子电池的基本结构和工作原理 8
2.1.1 锂离子电池的基本结构 8
2.1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4
1.4锂电池组的热管理系统研发进度 5
1.4.1锂离子电池组散热结构的迫切性 5
1.4.2电池组箱体散热的研发情况 6
1.5主要研究内容及意义 6
第二章 锂离子电池结构与热特性研究 8
2.1 锂离子电池的基本结构和工作原理 8
2.1.1 锂离子电池的基本结构 8
2.1.2 锂离子电池的工作原理 10
2.2 单体锂电池的发热机理和传热特性 11
2.2.1锂离子电池生热机理及模型 11
2.2.2 锂离子电池组传热特性分析 13
2.3 锂离子电池的高温特性及实验介绍 15
2.3.1 锂离子电池在高温下的性能特点 15
2.3.2 实验介绍 16
2.4本章小结 20
第三章 锂电池组生热温度场分析 21
3. 1锂离子电池组温度场仿真分析的目的 21
3.1.1锂电池组热传递基本原理及研究 21
3.1.2 热模型参数的确定 23
3.2 锂离子电池模组的数值模拟 25
3.2.1 几何模型及参数设定 25
3.2.2稳态热力分析 27
3.2.2电池组生热的仿真与分析 30
3.3 本章小结 31
第四章 电池箱体建模仿真及散热结构设计 33
4. 1锂离子动力电池组冷却方式的选择 33
4. 2锂离子动力电池组空冷散热系统的散热方式的选择 34
4.3电池组箱体的结构设计 36
4. 4锂离子动力电池组箱体散热系统的建模与温度场仿真 38
4. 4. 1热模型的建立 38
4.4.2散热系统温度场仿真结果与分析 40
4.5 本章小结 42
第五章 全文总结与展望 43
5.1论文总结 43
5. 2研究展望 43
致谢 44
参考文献 45
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着汽车的大规模普及，它已经完全融入每一个家庭的生活文化当中，人们的生活与汽车越发的息息相关，汽车的出现与普及给人类文明的进步带来了巨大改变。当前世界，汽车的数量与日俱增，能源、环境等各个方面的严峻问题越来越突出。在2014年，中国成为全球第二大石油消耗国，进口2.83亿余吨原油。目前，世界汽车的数量急速增长，平均每年以3800万辆的增长速度，到2014年6月为止，全球汽车总数已经突破12亿辆。中国汽车工业协会公布，2014年中国在全世界生产并出售了最多的汽车，不出几年，我国的汽车数量将会超过2亿辆。中国汽车每年消耗石油4500万余吨，其中交通方面所消耗的原油量是占到总数的一大半。在大量石油等能源资源不断被消耗的同时，汽车产生的空气污染也越来越严重，根据统计数据，汽车每天排放约有50万吨有害气体，占大气污染总量3/5，当今世界最大的大气污染源，汽车当之无愧。汽车尾气中有害气体影响着人们的健康，二氧化碳又是引起温室效应的最主要的气体。传统汽车的另一种标志性的污染则是噪声污染，汽车在行驶中产生的噪音对人们的耳部健康造成了极大的影响。
随着人们不断增强的环保意识和能源危机感，节能与减排成为当今环保主题，由于不可再生资源的过度被开发，人类只有不断地去寻找可替代的新能源。最近一段时间，各大汽车厂商和科学院所不断投入大量的精力用来开发传统的汽车的全新的能源动力。电动能源有着特别突出的优势，于是各国将开发节能减排能源动力的方向集中到了电动汽车的研究和开发项目上。在最近的车展上，电动汽车成为汽车巨头们主推的特色品牌，它已经成为绿色能源的风向标。电动车有着传统耗油汽车所不具备的优点，普通的耗油汽车的能源利用率低，柴油机的热效率不到一半，汽油机的热效率则更低，由于短时间内内燃机的热效率难以得到提升。恰好电动汽车的能充分利用能源，而且电能可以通过核能，太阳能发电，风能等多种形式获得。电动汽车采用绿色能源，不会排放有害气体污染大气。在面对燃油紧张和排放标准苛刻等问题时，传统耗油汽车压力巨大，电动汽车将来必然会成为消费者们的首选交通方式。电动汽车普及率只要达到一半就可以显著节能减排13%以上，汽油车比电动汽车多耗能一半以上同时多产生1/3的温室气体。电动汽车可分为燃料电池汽车（FCEV）、混合电动汽车（HEV）及纯电动汽车（PEV），这三种车型的动力能源不同且排放量都相对较低。新能源的开发能够大力推动汽车节能目标的完成，改善传统汽车行业困境，开辟全新的战略。
1.2电动汽车国内外发展情况
1.2.1 国外发展现状
上世纪90年代末，我国才刚开始踏入电动汽车的研究领域， 多年的研究使电动汽车核心技术、集成系统、实体应用等方面上有很大进步。目前，汽车厂商陆续发布其公司特有的产品品牌，国际社会各国公司都在不断推动电动车的产业化。
对于电动车的科学研究和技术研发方面，美国最先开始实施战略计划，投资的力度较大。1991年，美国领头的几大汽车巨鳄率先成立先进电池联盟，并签订研究动力电池项目的有关协议。同一时间，通用公司相继投资12亿资金用来开发纯电动车EV1和EV2。在整个90年代，通用公司不断在底特律投投产，创建电池生产流水线，从每天生产12 辆电动车发展到950 辆电动车/天。
就全球形势而言，如果比较电动汽车技术发展速度，日本的发展首屈一指，更是在混合动力汽车的研发与使用上处于遥遥领先的地位。由于日本对石油相当依赖达95%，为了缓解对石油的需求，电动汽车的研究发展一直是日本政府重点发展的
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2电动汽车国内外发展情况 2
1.2.1 国外发展现状 2
1.2.2 国内发展情况 3
1.3锂离子电池的发展现状 4
1.4锂电池组的热管理系统研发进度 5
1.4.1锂离子电池组散热结构的迫切性 5
1.4.2电池组箱体散热的研发情况 6
1.5主要研究内容及意义 6
第二章 锂离子电池结构与热特性研究 8
2.1 锂离子电池的基本结构和工作原理 8
2.1.1 锂离子电池的基本结构 8
2.1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4
1.4锂电池组的热管理系统研发进度 5
1.4.1锂离子电池组散热结构的迫切性 5
1.4.2电池组箱体散热的研发情况 6
1.5主要研究内容及意义 6
第二章 锂离子电池结构与热特性研究 8
2.1 锂离子电池的基本结构和工作原理 8
2.1.1 锂离子电池的基本结构 8
2.1.2 锂离子电池的工作原理 10
2.2 单体锂电池的发热机理和传热特性 11
2.2.1锂离子电池生热机理及模型 11
2.2.2 锂离子电池组传热特性分析 13
2.3 锂离子电池的高温特性及实验介绍 15
2.3.1 锂离子电池在高温下的性能特点 15
2.3.2 实验介绍 16
2.4本章小结 20
第三章 锂电池组生热温度场分析 21
3. 1锂离子电池组温度场仿真分析的目的 21
3.1.1锂电池组热传递基本原理及研究 21
3.1.2 热模型参数的确定 23
3.2 锂离子电池模组的数值模拟 25
3.2.1 几何模型及参数设定 25
3.2.2稳态热力分析 27
3.2.2电池组生热的仿真与分析 30
3.3 本章小结 31
第四章 电池箱体建模仿真及散热结构设计 33
4. 1锂离子动力电池组冷却方式的选择 33
4. 2锂离子动力电池组空冷散热系统的散热方式的选择 34
4.3电池组箱体的结构设计 36
4. 4锂离子动力电池组箱体散热系统的建模与温度场仿真 38
4. 4. 1热模型的建立 38
4.4.2散热系统温度场仿真结果与分析 40
4.5 本章小结 42
第五章 全文总结与展望 43
5.1论文总结 43
5. 2研究展望 43
致谢 44
参考文献 45
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着汽车的大规模普及，它已经完全融入每一个家庭的生活文化当中，人们的生活与汽车越发的息息相关，汽车的出现与普及给人类文明的进步带来了巨大改变。当前世界，汽车的数量与日俱增，能源、环境等各个方面的严峻问题越来越突出。在2014年，中国成为全球第二大石油消耗国，进口2.83亿余吨原油。目前，世界汽车的数量急速增长，平均每年以3800万辆的增长速度，到2014年6月为止，全球汽车总数已经突破12亿辆。中国汽车工业协会公布，2014年中国在全世界生产并出售了最多的汽车，不出几年，我国的汽车数量将会超过2亿辆。中国汽车每年消耗石油4500万余吨，其中交通方面所消耗的原油量是占到总数的一大半。在大量石油等能源资源不断被消耗的同时，汽车产生的空气污染也越来越严重，根据统计数据，汽车每天排放约有50万吨有害气体，占大气污染总量3/5，当今世界最大的大气污染源，汽车当之无愧。汽车尾气中有害气体影响着人们的健康，二氧化碳又是引起温室效应的最主要的气体。传统汽车的另一种标志性的污染则是噪声污染，汽车在行驶中产生的噪音对人们的耳部健康造成了极大的影响。
随着人们不断增强的环保意识和能源危机感，节能与减排成为当今环保主题，由于不可再生资源的过度被开发，人类只有不断地去寻找可替代的新能源。最近一段时间，各大汽车厂商和科学院所不断投入大量的精力用来开发传统的汽车的全新的能源动力。电动能源有着特别突出的优势，于是各国将开发节能减排能源动力的方向集中到了电动汽车的研究和开发项目上。在最近的车展上，电动汽车成为汽车巨头们主推的特色品牌，它已经成为绿色能源的风向标。电动车有着传统耗油汽车所不具备的优点，普通的耗油汽车的能源利用率低，柴油机的热效率不到一半，汽油机的热效率则更低，由于短时间内内燃机的热效率难以得到提升。恰好电动汽车的能充分利用能源，而且电能可以通过核能，太阳能发电，风能等多种形式获得。电动汽车采用绿色能源，不会排放有害气体污染大气。在面对燃油紧张和排放标准苛刻等问题时，传统耗油汽车压力巨大，电动汽车将来必然会成为消费者们的首选交通方式。电动汽车普及率只要达到一半就可以显著节能减排13%以上，汽油车比电动汽车多耗能一半以上同时多产生1/3的温室气体。电动汽车可分为燃料电池汽车（FCEV）、混合电动汽车（HEV）及纯电动汽车（PEV），这三种车型的动力能源不同且排放量都相对较低。新能源的开发能够大力推动汽车节能目标的完成，改善传统汽车行业困境，开辟全新的战略。
1.2电动汽车国内外发展情况
1.2.1 国外发展现状
上世纪90年代末，我国才刚开始踏入电动汽车的研究领域， 多年的研究使电动汽车核心技术、集成系统、实体应用等方面上有很大进步。目前，汽车厂商陆续发布其公司特有的产品品牌，国际社会各国公司都在不断推动电动车的产业化。
对于电动车的科学研究和技术研发方面，美国最先开始实施战略计划，投资的力度较大。1991年，美国领头的几大汽车巨鳄率先成立先进电池联盟，并签订研究动力电池项目的有关协议。同一时间，通用公司相继投资12亿资金用来开发纯电动车EV1和EV2。在整个90年代，通用公司不断在底特律投投产，创建电池生产流水线，从每天生产12 辆电动车发展到950 辆电动车/天。
就全球形势而言，如果比较电动汽车技术发展速度，日本的发展首屈一指，更是在混合动力汽车的研发与使用上处于遥遥领先的地位。由于日本对石油相当依赖达95%，为了缓解对石油的需求，电动汽车的研究发展一直是日本政府重点发展的
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3283.html
