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混合动力电动汽车电池包热特性研究与优化

曹昌胜  
【摘要】:能源短缺和环境污染问题已经成为世界各国不得不面临的两大难题,面对严峻的形势,各国政府和汽车行业在不断的探索过程中均认识到发展新能源汽车可以在一定程度上缓解上述两大问题。目前,混合动力汽车(HEV)被认为是应对能源和环境问题的最主要对策和最现实的选择之一。 动力电池作为混合动力汽车的主要能量来源之一,它的性能直接影响着HEV的整车性能。而影响动力电池性能的最主要的参数就是温度,它也是车用动力电源系统中控制的最主要的参数之一。为了使动力电池达到最佳的性能和使用寿命,消除潜在危险,需要将动力电池包的温度控制在一定范围内,同时减少动力电池包内温度分布的不均匀性。因此对动力电池包热特性进行研究具有重要意义。本文以某款混合动力汽车动力电池包为研究对象,运用数值法对动力锂电池单体的温升特性和动力电池包温度场进行仿真模拟分析,并提出结构改进方案。本文主要的研究内容有: (1)分析了混合动力汽车的发展和动力锂电池及其热特性研究现状。 (2)对动力锂电池的结构和工作原理进行了详尽的论述,并对动力锂电池单体的产热机理进行分析研究,可知其生热主要来自其焦耳热和电化学反应热。 (3)分析研究了动力电池包内部的传热方式和热传递过程并找到了研究动力电池包的方法——计算流体动力学。 (4)分析研究了动力锂电池散热仿真分析的必要性并建立其散热模型。确定动力锂电池单体温度场数值仿真模拟所需的物性参数、产热速率等条件,并采用Icepak软件对动力锂电池单体在不同产热速率下的温升情况进行仿真分析研究。 (5)采用Icepak软件建立动力电池包温度场仿真分析模型并进行数值模拟分析,并根据分析结果对动力电池包进行结构优化。 (6)对动力电池包热管理系统的设计目标和基本流程进行简要分析阐述,并对热管理系统中的冷却和加热系统和动力电池包在整车所应摆放的位置进行了分析研究。


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