电动汽车用锂电池单模组结构优化(附件)
摘 要摘 要 随着科技的发展，汽车已经越来越多的普及到生活中了，但这也是一把双刃剑，出行的方便却带来了更多的有害气体给人们的健康带来了很大的危害。 为了减少这些气体的排放，人们开始了从汽车的动力方面开始研究，因此电动汽车应运而生，车用的电池有很多种，大的方面分为两类，蓄电池和燃料电池。蓄电池适用于纯电动汽车，包括铅酸蓄电池、镍基电池、锂电池、空气电池等。其中动力锂离子电池是电动汽车发展的关键。动力电池的性能受温度的影响较大，高温时电池材料会发生一系列化学反应，有可能发生燃烧、爆炸等危险。若汽车电源内电池的温度分布不均匀，电池单体之间的差异性会增加，影响电源的整体性能，同时也缩短了电源的使用寿命。因而本文的主要研究方向就是对电动汽车用锂电池单模组结构进行研究，通过利用一定的散热设备以改善其的散热情况，使多个模组组装时的散热结构更合理以减小其温度并使其及时散热和对模组内部结构的改善使其温度分布更加均匀，锂电池模组结构的优化对目前电动汽车的发展以前市场的开阔会有很大帮助。关键词：锂电池，模组，温度，散热板目录
第1章 绪论.......................................................................................1
1.1 电动汽车电池简介 .1
1.2国内外电池的研究现状..................................................................................................2
1.2.1国内外汽车电池的研究及发展状况....................................................................2
1.2.2电池单模组散热的相关研究现状.........................................................................4
1.3研究目的与意义.................................................................
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..........2
1.2.2电池单模组散热的相关研究现状.........................................................................4
1.3研究目的与意义..................................................................................................6
1.4主要涉及研究内容及结果..............................................................................................6
第2章 电动汽车用锂电池的结构和功能介绍 7
2.1动力锂电池的介绍 7
2.1.1 锂离子电池的结构 7
2.1.2 锂离子电池的工作原理 8
2.2锂电池的工况介绍 9
2.2.1锂电池的发热机理 9
2.2.2 锂离子动力电池的安全使用条件 10
2.2.3 电池模组的散热冷却措施 12
第3章 锂电池三维模型的建立与分析 13
3.1Solidworks软件功能简介 13
3.2 锂电池模组三维模型的建立 16
3.2.1锂电池模组的结构 16
3.2.2锂电池模组温度分析与总结 18
3.3本章小结 21
第4章 锂电池模组的散热分析与改善 22
4.1新模组结构的提出 22
4.2 新电池模组的热分析 24
4.2.1热载荷的定义............................................................................................24
4.2.2新锂电池模组网格的划分 25
4.2.3新锂电池模组结构优化后结果的比较与分析 26
4.3锂电池模组中散热板材料的选择 27
4.4锂电池模组设计的不足 29
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
第1章 绪论
1.1 电动汽车电池简介
因为对电池性能要求较高，目前市场上所能用在电动汽车上使用的电池主要有两种：蓄电池和燃料电池。蓄电池动力较为单一，主要利用电池内的化学反应来提供汽车的动力，即利用化学能转化成的电能来作为汽车的动力。而燃料电动汽车电池则与蓄电池的化学反应机理不一样，燃料电池是利用电池内产生的化学能直接转化为机械能来驱动汽车[1]。本课题所研究的锂电池就属于蓄电池里的一种。下图为一种电动汽车专用电池，如图11所示：
图11电动汽车专用电池
当然电池起到的功能也会随着电动汽车的种类不同而略有改变。比如不同情况发生于电动混合动力汽车，蓄电池既可以作为主要动力，也可以被作为次要的辅助动力来使用。在汽车实际行驶过程中，我们可以看到汽车在低速驾驶的时候，蓄电池被用作主要动力，但在汽车加速的时候，蓄电池就只用来辅助汽车行驶,不起关键作用；其他的使用时间也可以起到辅助的功能。所以说电池在汽车中的运用很灵活，也比较复杂。不过电动汽车电池目前的研究其实还存在不小的问题，无论从电池所提供的能量用于汽车工作效率的高低，或是电池所能持续工作时间的长短以及电池寿命的长短。其中我所要研究的这是关于电池模组的散热问题，这也是电动汽车电池研究领域的重要问题。
1.2 国内外汽车电池及模组的研究现状
1.2.1 国内外汽车电池的市场及研究发展状况
在车用动力电池的研究领域，亚洲所占的市场份额相对领先。在以电子科技文明发达的日本，他们对锂电池研究最深刻，最重视，接下来是铅酸电池和钠电池等。本身日本在纯全球范围内电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请的数量上最多。而在日本国内，这种情况依然会存在。因此我们可以看出日本无论在电动汽车蓄电池还是电池电子控制系统领域的成果都在全球名列前茅，掌控着锂电池的大把专业技术。
这种关于锂电池研发的情况也发生在世界上最大的汽车生产国同时也是目前世界经济，科学以及教育的中心：美国，它在车用蓄电池的研究成果也主要集中在锂电池上，全国动力电池专利数量的大部分都和锂电池有关。而反观世界相关的专利申请总量，就可以明显的看出在最近几年，美国在电动汽车电池及其电池电子管理系统相关专利申请数量仅次于日本，排名第二。但是从最近几年专利申请数量在美国本国国内的比列来看，在电动汽车电池及其电池电子管理系统有关的专利申请中，来自日本的申请要比美国还要多，占总数的将近60%，而排在第2的才是是美国。
而再看国内及相邻国家，亚洲范围内中日韩三大国占据主要的市场，2014年整个季度三国车用电池的在亚洲市场份额的占有量相差不多分别为38%，27%和35%，我们有幸的看出中国在此的所占比率最高，这虽然和我国加工生产能力较强的原因有关系，但也能看出我国科研工作者长远的眼光，并且对我国的电动汽车产业的发展有很大帮助[2]。
当前我国电动
第1章 绪论.......................................................................................1
1.1 电动汽车电池简介 .1
1.2国内外电池的研究现状..................................................................................................2
1.2.1国内外汽车电池的研究及发展状况....................................................................2
1.2.2电池单模组散热的相关研究现状.........................................................................4
1.3研究目的与意义.................................................................
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1.2.2电池单模组散热的相关研究现状.........................................................................4
1.3研究目的与意义..................................................................................................6
1.4主要涉及研究内容及结果..............................................................................................6
第2章 电动汽车用锂电池的结构和功能介绍 7
2.1动力锂电池的介绍 7
2.1.1 锂离子电池的结构 7
2.1.2 锂离子电池的工作原理 8
2.2锂电池的工况介绍 9
2.2.1锂电池的发热机理 9
2.2.2 锂离子动力电池的安全使用条件 10
2.2.3 电池模组的散热冷却措施 12
第3章 锂电池三维模型的建立与分析 13
3.1Solidworks软件功能简介 13
3.2 锂电池模组三维模型的建立 16
3.2.1锂电池模组的结构 16
3.2.2锂电池模组温度分析与总结 18
3.3本章小结 21
第4章 锂电池模组的散热分析与改善 22
4.1新模组结构的提出 22
4.2 新电池模组的热分析 24
4.2.1热载荷的定义............................................................................................24
4.2.2新锂电池模组网格的划分 25
4.2.3新锂电池模组结构优化后结果的比较与分析 26
4.3锂电池模组中散热板材料的选择 27
4.4锂电池模组设计的不足 29
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
第1章 绪论
1.1 电动汽车电池简介
因为对电池性能要求较高，目前市场上所能用在电动汽车上使用的电池主要有两种：蓄电池和燃料电池。蓄电池动力较为单一，主要利用电池内的化学反应来提供汽车的动力，即利用化学能转化成的电能来作为汽车的动力。而燃料电动汽车电池则与蓄电池的化学反应机理不一样，燃料电池是利用电池内产生的化学能直接转化为机械能来驱动汽车[1]。本课题所研究的锂电池就属于蓄电池里的一种。下图为一种电动汽车专用电池，如图11所示：
图11电动汽车专用电池
当然电池起到的功能也会随着电动汽车的种类不同而略有改变。比如不同情况发生于电动混合动力汽车，蓄电池既可以作为主要动力，也可以被作为次要的辅助动力来使用。在汽车实际行驶过程中，我们可以看到汽车在低速驾驶的时候，蓄电池被用作主要动力，但在汽车加速的时候，蓄电池就只用来辅助汽车行驶,不起关键作用；其他的使用时间也可以起到辅助的功能。所以说电池在汽车中的运用很灵活，也比较复杂。不过电动汽车电池目前的研究其实还存在不小的问题，无论从电池所提供的能量用于汽车工作效率的高低，或是电池所能持续工作时间的长短以及电池寿命的长短。其中我所要研究的这是关于电池模组的散热问题，这也是电动汽车电池研究领域的重要问题。
1.2 国内外汽车电池及模组的研究现状
1.2.1 国内外汽车电池的市场及研究发展状况
在车用动力电池的研究领域，亚洲所占的市场份额相对领先。在以电子科技文明发达的日本，他们对锂电池研究最深刻，最重视，接下来是铅酸电池和钠电池等。本身日本在纯全球范围内电动汽车用蓄电池及其管理系统相关专利申请的数量上最多。而在日本国内，这种情况依然会存在。因此我们可以看出日本无论在电动汽车蓄电池还是电池电子控制系统领域的成果都在全球名列前茅，掌控着锂电池的大把专业技术。
这种关于锂电池研发的情况也发生在世界上最大的汽车生产国同时也是目前世界经济，科学以及教育的中心：美国，它在车用蓄电池的研究成果也主要集中在锂电池上，全国动力电池专利数量的大部分都和锂电池有关。而反观世界相关的专利申请总量，就可以明显的看出在最近几年，美国在电动汽车电池及其电池电子管理系统相关专利申请数量仅次于日本，排名第二。但是从最近几年专利申请数量在美国本国国内的比列来看，在电动汽车电池及其电池电子管理系统有关的专利申请中，来自日本的申请要比美国还要多，占总数的将近60%，而排在第2的才是是美国。
而再看国内及相邻国家，亚洲范围内中日韩三大国占据主要的市场，2014年整个季度三国车用电池的在亚洲市场份额的占有量相差不多分别为38%，27%和35%，我们有幸的看出中国在此的所占比率最高，这虽然和我国加工生产能力较强的原因有关系，但也能看出我国科研工作者长远的眼光，并且对我国的电动汽车产业的发展有很大帮助[2]。
当前我国电动
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