当前位置: 首页 > 学术论文 > 新能源汽车 > 正文

纯电动汽车电池箱热特性研究及热管理系统开发

关注热度:196   来源:新能源学术论文  作者:沈帅
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:随着能源危机和环境污染的日益严重,电动汽车的发展越来越引起人们的重视,动力电池是纯电动汽车唯一的动力能源,它的工作性能和寿命受环境温度的影响很大。在高温环境下,电池内部不可逆反应物生成速度加快,不可逆反应物的增多导致电池的可用容量的加速减少,当电池的可用容量衰减到电池额定容量的80%时,电池的寿命终结;电池在低温环境充放电下,电池的内阻加大,放电电压平台降低,可充放容量减少,电池的充放电效率明显减低,且对电池本身有一定的损害,因此,对电动汽车电池的热特性研究及热管理系统的开发有着重要的意义。 本文以纯电动汽车的LiFePO_4电池为研究对象,根据LiFePO_4电池温度特性和电动汽车热管理设计要求,工作如下: (1)查阅了大量资料,对电池热管理研究现状进行分析,指出动力电池和电池热管理系统存在问题,选择合理的散热结构和加热结构。 (2)研究了电池的温度特性,分析得出电池的最佳工作区间;从生热出发,推导求出电池热物性参数和生热速率公式,对实验数据处理得到电池比热容,并整理求得电池的单位体积的生热速率;根据电池材料导热系数参数,计算电池等效材料的各方向的导热系数,并做了温升实验以备验证生热模型。 (3)利用Fluent仿真软件对电动汽车现有单体仿真进行仿真计算,并将仿真结果和实验进行对比,所得两者结果基本吻合,可知,可将其作为电池箱热模型的单体生热模型;建立了自热对流下电池箱模型,并分析自然对流下电池箱的仿真结果,指出其存在问题,因此必须设计散热风道。 (4)为了改善电池箱夏天散热效果,并提高电池在冬季条件下的工作性能,对自然对流电池箱做如下改进措施:(A)采用并行通风方式,增加强制风冷措施。(B)利用加热膜在电池箱底部进行加热。(C)增加保温功能。通过CFD对散热系统高温条件进行了仿真,稳态时电池的侧面最高温度低于环境温度5度,满足电池的工作要求;通过仿真上下加热方式和保温性能,选择下部加热电池具有较好的加热效果。利用远程监测系统求得的相关参数对电池箱设备进行选型,并对结构进行设计。 (5)制定充电加热控制策略和散热控制策略,并对热管理系统的硬件和软件进行设计与调试。对热管理系统包括:散热系统、加热系统和控制策略进行实验验证,实验验证热管理系统功能。
【关键词】:热管理系统 电池热参数 仿真 控制策略 控制器设计 实验验证
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U469.72
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-19
  • 1.1 课题来源及意义11
  • 1.2 电池组热管理的研究现状11-16
  • 1.2.1 电池组热管理系统研究现状综述11-13
  • 1.2.2 电池热管理系统散热热研究现状13-16
  • 1.2.3 热管理系统加热设计现状16
  • 1.3 纯电动汽车电池热管理功能16-17
  • 1.4 本文研究内容17-19
  • 第2章 锂电池热物性参数获取和温升实验研究19-31
  • 2.1 锂离子电池温度特性19-21
  • 2.2 锂离子电池的生热机理21
  • 2.3 锂离子电池比热容实验测量和导热系数的确定21-26
  • 2.3.1 锂离子比热容电池实验测量原理21-24
  • 2.3.2 测量结果分析24-25
  • 2.3.3 LiFePO_4 电池导热系数的确定25-26
  • 2.4 锂离子单体电池温升特性26-30
  • 2.5 本章小结30-31
  • 第3章 电池传热机理及电池箱建模仿真研究31-59
  • 3.1 电池箱建模仿真的目的31
  • 3.2 电池传热机理与研究方法31-36
  • 3.2.1 电池冷却机理31-32
  • 3.2.2 CFD 计算方法32-36
  • 3.3 单体电池在不同散热条件的温度变化36-42
  • 3.3.1 电池的热效应模型36-38
  • 3.3.2 单体电池的仿真分析和后处理38-42
  • 3.4 电池箱散热结构仿真研究42-48
  • 3.4.1 自然对流仿真分析42-43
  • 3.4.2 并行散热结构仿真43-48
  • 3.5 加热系统仿真研究48-51
  • 3.6 保温性能分析51-54
  • 3.6.1 保温材料性能51-52
  • 3.6.2 具有保温功能的加热仿真52-54
  • 3.6.3 具有保温功能的大电流放电仿真54
  • 3.7 温控电池箱设计方案54-58
  • 3.7.1 系统选型55-56
  • 3.7.2 箱体结构设计56-58
  • 3.8 本章小结58-59
  • 第4章 电池箱温度控制系统开发59-79
  • 4.1 电池箱控制系统的目的59
  • 4.2 控制策略制定59-61
  • 4.2.1 加热控制策略59-60
  • 4.2.2 散热控制策略60-61
  • 4.3 控制系统结构61-62
  • 4.4 热管理系统主控板硬件设计62-67
  • 4.4.1 硬件电路设计应遵循的原则62-63
  • 4.4.2 MC9S12XEP100 主控芯片63
  • 4.4.3 主控板时钟模块63-64
  • 4.4.4 主控板电源电路设计64-66
  • 4.4.5 CAN 总线模块和 RS232 串行通信模块66-67
  • 4.5 热管理系统采集板硬件设计67-70
  • 4.5.1 温度采集板最小系统67-68
  • 4.5.2 温度采集工作原理68-69
  • 4.5.3 驱动部分设计69-70
  • 4.6 仪器网络化设计70-74
  • 4.6.1 通信系统整体结构70-72
  • 4.6.2 远程监测系统设计72-74
  • 4.7 CAN 通信设计74-75
  • 4.8 电池箱热管理系统调试75-77
  • 4.9 本章小结77-79
  • 第5章 电池箱热管理系统实验验证79-97
  • 5.1 电池箱热管理系统实验验证目的79
  • 5.2 散热系统实验验证79-83
  • 5.3 加热系统和保温性能实验验证83-90
  • 5.3.1 计算电池箱平均热阻83-84
  • 5.3.2 电池箱门开启温度及加热系统实验验证84-90
  • 5.4 控制策略实验验证90-95
  • 5.4.1 模糊控制器设计90-92
  • 5.4.2 控制策略验证92-95
  • 5.5 本章小结95-97
  • 第6章 全文总结与工作展望97-99
  • 6.1 论文研究工作总结97
  • 6.2 工作展望97-99
  • 参考文献99-103
  • 作者简介及在学期间所取得的成果103-105
  • 致谢105


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

基于模糊PID的AT89C2051单片机智能温度控制系统    潘笑;高玉玲;康亚娜;

基于DS18B20的单片机温度测量控制系统    程安宇;孙士民;徐洋;

电动汽车动力电池的热效应模型    杨凯;李大贺;陈实;吴锋;

由数字式传感器DS1820构成的多点测温系统    陈良光,管聪慧

混合动力汽车动力电池(Ni-MH)管理系统的研究现状与发展    冯旭云;

GPRS技术特点及其应用    孙少陵

GPRS关键技术及展望    刘雪娟,李建东

锂离子电池热模型研究进展    李腾;林成涛;陈全世;

电动汽车电池组热管理系统的关键技术    付正阳,林成涛,陈全世

电动汽车锂离子电池低温加热方法研究    张承宁;雷治国;董玉刚;

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

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

挤出机双流道筒体的设计及换热能力的计算与分析    潘宝霞;贾朝阳;

复合墙体室内温度响应研究    许建柳;

地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型    李茜;苏华;李晓虹;张燕;

基于GPRS网络的电力流动收费系统解决方案    凌洁;庆克堂;

CSP连轧过程变形的有限元分析    李传瑞;王立涛;葛仁余;余小鲁;陈志浩;

蔬菜大棚智能温度控制系统应用研究    郭清华;

农产品加工的供热管道在传输过程中的热损耗分析    宋如敏;王恒青;

基于MATLAB位置伺服系统的仿真研究    王艳艳;张珊珊;

大气与真空下功率VDMOS散热特性研究    丁凯凯;冯士维;郭春生;刘静;

对于改进国产内燃机车冷却系统的几项建议    刘达德;

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;

基于模糊控制的超高压增压系统建模与仿真    陈金江;范玉德;刘知贵;

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;

基于性能化的大空间建筑钢结构防火设计    田立柱;朱国庆;张国维;

甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究    高晓阳

熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性    左远志

质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究    詹跃东

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

太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究    阎秦

褐煤提质及其燃烧行为特性的研究    李先春

活化生土基低碳节能村镇建筑材料研究    谭晓倩

电源管理系统设计及参数估计策略研究    刘新天

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

楼宇供暖节能系统的设计    张志伟

锂离子电池组智能管理系统研究    赵庆川

智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究    檀庭跃

井下工具油浸试验装置温度控制系统分析    赵达

多轴同步传动磨毛整理机控制技术研究    杨薇

基于嵌入式水质综合生物毒性在线自动分析仪控制器关键技术的研究    张波

超重力燃烧合成YAG陶瓷热力学计算及过程仿真    纪文文

纤维混凝土夹心秸秆压缩块砌块墙的研究与开发    刘永

电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究    王震坡,孙逢春

基于模糊PID的AT89C2051单片机智能温度控制系统    潘笑;高玉玲;康亚娜;

基于VB和MapX组件的地面电子航图显示系统    冯新;夏靖波;

锰酸锂动力蓄电池散热影响因素分析    林成涛;李腾;陈全世;

电动汽车用动力锂离子二次电池系统性能的研究    安富强;其鲁;王剑;张鼎;晨晖;毛永志;刘正耀;

电动低地板城市大客车研制中的关键技术    林程

电动汽车动力电池的热效应模型    杨凯;李大贺;陈实;吴锋;

电动汽车电池包散热加热设计    车杜兰;周荣;乔维高;

电动汽车电池管理系统和剩余容量计研究    孙逢春,张承宁,郭海涛

基于水平铅布电池的模块化电池管理系统的设计和研究    石庆升,张承慧

    记者 王志新 通讯员 王欣

    记者 吴成良

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

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

基于专家系统的汽轮机状态监测与故障智能诊断系统    常立民

储氢合金测试系统及镍氢电池管理系统的设计    陈金舟

基于GPRS和Internet的分布式数据监测系统    宋国振

锂离子电池低温性能研究    付庆茂

基于GPRS技术的远程数据传输系统的研究    燕丽红

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

混合电动车用MH/Ni电池组热效应仿真及应用研究    孙文鹏;陈实;杨凯;

镁的新应用:制作轻量化锂离子电池箱    王顺昌;Neale R.Neelameggham;

基于SolidEdge的电动汽车锂电池动力箱设计及制造    李炜;刘静;

质子交换膜燃料电池发动机热管理研究    侯献军;桂文刚;金雪;

某纯电动车型电池热管理系统设计分析与验证    夏顺礼;秦李伟;赵久志;王亚斌;张宝鑫;

利用燃料电池客车废热的吸收式制冷空调系统可行性分析    贺启滨;杨静;朱彤;

发动机热管理系统试验和仿真研究    齐斌;倪计民;顾宁;仲韵;

镍氢电池热管理系统结构优化设计    常国峰;陈磊涛;许思传;王丽娜;

性能更新 LED照明灯的寿命有多长?(二)    Nisa Khan;Alex;

电动汽车电池组热管理系统的关键技术    付正阳,林成涛,陈全世

混合动力汽车热管理系统流场和温度场CFD分析    梁昌杰;陈方元;秦大同;

混合动力汽车热管理系统流场和温度场CFD分析    梁昌杰;陈方元;秦大同;

基于KULI的红外图像转换器冷却系统仿真分析    冯晓晨;杨积东;

轻质碳基泡沫的空间应用    李凯;余立琼;栾志强;叶平伟;杨德瑞;梁国杰;吴琼;

航标器材陆上预控流程研究    胡亚平;

宁波航标处“样板标”实施情况介绍    邱新华;

固体热容激光器热管理系统中线性阀体的设计    姜中蛟;董渊;梁伟;金光勇;

CDA-1型机车车顶高压安全报警装置的研制    刘杰民;李开勇;王本涛;黄歆;

相变材料在大容量锂离子电池堆热管理系统中的应用研究    余荣升;晏华;王大伟;

纳米复合H_3PO_4-BPO_4-ABPBI高温质子交换膜的制备与表征    冯庆霞;张冬芳;严六明;

体验电动出租车    记者 郑全庆

宇通的发动机热管理系统是如何为客户创造效益的    宇通客车市场部 丁志辉

争做民营高科技企业的领头雁    本报特约通讯员 林良驹 朱文龙

营销转型 宇通掀起“价值连城”风暴    常虹

宇通创造虎跃快客每年80万元节油神话    席蕾

保卫珠江口水域安全稳定的通航环境    李世斌杨洪斌 周正宝 叶凤

“火焰山”下了场“及时雨”    易风

侦破航标设施被盗案件的启发    袁磊

有“机”可乘    本报记者 张旭军

每次换电时间为6~8分钟    CNE记者 侯婷 通讯员 崔浩杰

混合动力轿车高压电及整车碰撞安全性研究    陆勇

重型汽车动力传动系热管理系统研究    谭罡风

动力锂电池组状态估计策略及管理系统技术研究    何耀

微槽群相变冷却激光器热管理系统取热单元相关基础及关键技术研究    王涛

HEV锂离子电池组管理关键技术研究    吴铁洲

中温固体氧化物燃料电池系统建模与控制方法研究    杨杰

电源管理系统设计及参数估计策略研究    刘新天

锂离子动力电池制造关键技术基础及其安全性研究    郭永兴

便携式电子设备用多功能、多模式电池与电源管理芯片的研究与设计    陈琛

动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究    时玮

纯电动汽车电池箱热特性研究及热管理系统开发    沈帅

电动汽车电池箱动静态特性分析及其结构优化设计    杨书建

电动汽车锂动力电池组热管理系统研究与应用    王慧磊

燃料电池汽车热管理系统分析与优化    王路飞

某型电动汽车电池包结构分析及改进设计    孙小卯

汽车热管理系统集成空气侧热流体分析研究    罗建曦

动力电池电压与电流自学习管理控制系统    刘耘丰

固体氧化物燃料电池热管理系统的研究与设计    马腾

增压中冷汽油机热管理系统试验与仿真分析    王奇峰

工程机械热管理系统试验平台的开发    谭建勋

 
关键词: 热管理系统

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言