直冷式動(dòng)力電池?zé)峁芾硇阅芊治?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 01:34
隨著電動(dòng)汽車動(dòng)力性、續(xù)航里程、充電速率等要求的提高,動(dòng)力電池?zé)峁芾砑捌錈岚踩絹?lái)越受到關(guān)注,快速響應(yīng)冷卻和過(guò)熱應(yīng)急冷卻的管控能力有待提升。同時(shí),熱管理系統(tǒng)的輕量化、緊湊化和集成化也越來(lái)越受到重視。為此,研究工作針對(duì)動(dòng)力電池?zé)岜弥评鋭┲苯永鋮s熱管理技術(shù),利用數(shù)值仿真方法探究直冷式電池?zé)峁芾砘拘阅堋８咝У臒峁芾硐到y(tǒng),不僅要快速將電池組溫度控制在合理區(qū)間,還要均衡各單體的溫度差異,使電池始終工作在最佳狀態(tài),為此研究工作主要以電池最高溫度和溫差作為熱管理性能的評(píng)判依據(jù)。采用電池模組冷板底置的直冷換熱結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)流道結(jié)構(gòu)及流程尺度,優(yōu)選出利于模組傳熱且兼顧板內(nèi)流動(dòng)的三流程蛇形流道冷板結(jié)構(gòu)。并采用加設(shè)高導(dǎo)熱片作為冷板肋片來(lái)增強(qiáng)傳熱以提高電池模組溫均性水平,在對(duì)比不同布置形式與厚度后,選擇將高導(dǎo)熱片布置在電池單體及模組兩側(cè),實(shí)現(xiàn)組內(nèi)最大溫差的顯著降低。在設(shè)計(jì)電池模組整體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,圍繞直冷系統(tǒng)主控因素的熱流變參數(shù),探究不同放電倍率下直冷過(guò)程中制冷劑入口流量、蒸發(fā)壓力、以及電池初始溫度的冷卻作用效果及其基本特征規(guī)律。為提高電池溫控效果,采用梯級(jí)參變熱控方法,根據(jù)電池不同放電階段的冷卻需求采用應(yīng)時(shí)強(qiáng)度冷卻,譬如通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速或膨脹閥開度等方式改變制冷劑參數(shù),達(dá)到冷卻初期電池模組高溫降響應(yīng)性,后逐步趨于溫均性保障的控制模式,并維持電池在適宜溫度區(qū)間。算例表明,電池模組1C放電條件下的最高溫度和溫均性具有維持20.83℃和1.22℃的溫控潛力。電動(dòng)汽車動(dòng)力性增強(qiáng)會(huì)引起電池大負(fù)荷變動(dòng),隨之產(chǎn)熱波動(dòng)也將增大。研究工作對(duì)電池變負(fù)荷放電下直冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的應(yīng)對(duì)性進(jìn)行了模擬分析,并以典型的簡(jiǎn)單線性負(fù)荷工況為算例,探究其中的基本變動(dòng)特性,以便認(rèn)識(shí)更復(fù)雜的動(dòng)態(tài)工況控制特征,特別是熱管理控制的跟隨性規(guī)律。根據(jù)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和電子膨脹閥控制原則,分別采用制冷劑恒壓變流與恒流變壓線性調(diào)節(jié)方案,著重認(rèn)識(shí)調(diào)參幅度與變化時(shí)域?qū)﹄姵販刈兊挠绊?并圍繞流量與壓力的協(xié)同調(diào)控增效性展開討論。分析表明,通過(guò)雙參數(shù)調(diào)節(jié)可以有效抑制電池變負(fù)荷工況的溫升,算例范圍內(nèi)可以將電池1C至2C變負(fù)荷放電的各區(qū)溫度變動(dòng)值均維持在1℃以內(nèi),有效支撐了電池模組動(dòng)態(tài)放電過(guò)程中的溫度穩(wěn)定性,并為更趨復(fù)雜的客觀工況分析提供了可行性基礎(chǔ)。鑒于直冷式動(dòng)力電池?zé)峁芾磉�處于技術(shù)應(yīng)用的前沿領(lǐng)域,有待更廣泛深入的探索和控制應(yīng)用。本文僅以仿真分析手段探究了蒸發(fā)冷板、熱流變參數(shù)和動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)基本特性,為推進(jìn)今后積極探索動(dòng)力電池直冷熱控方案提供一定參考和幫助。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：
第 1 章 緒論研究背景及意義汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)燃油汽車又過(guò)分依賴石油等資源，污染問(wèn)題引起了世界各國(guó)的重視。汽車節(jié)能成為新一代的主行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重中之重。尤其是 21 世紀(jì)以來(lái)，在各國(guó)政府新能源汽車在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)[1-2]，2018 年200 余萬(wàn)輛，我國(guó)作為汽車生產(chǎn)大國(guó)，近年來(lái)電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量-4]。圖 1.1 所示為《中國(guó)新能源汽車行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)13~2018 年中國(guó)新能源汽車銷量統(tǒng)計(jì)及增長(zhǎng)情況。數(shù)據(jù)表示，2銷售 125.62 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng) 61.74%，其中純電動(dòng)汽車銷量為.83%，可見(jiàn)純電動(dòng)汽車作為新能源車的主要發(fā)展方向，市場(chǎng)前
一路進(jìn)入乘員艙蒸發(fā)器進(jìn)行冷氣供應(yīng)，一路經(jīng)膨脹閥后直接進(jìn)入電池包內(nèi)完成電池冷卻，最后兩支路制冷劑匯合進(jìn)入壓縮機(jī)，開始新的循環(huán)�？梢�(jiàn)與風(fēng)冷和液冷相比，電池直冷方式的換熱過(guò)程更為直接、高效、封閉、緊湊，隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)對(duì)續(xù)航里程、能量密度、電池容量、充電速率等性能提出更高的訴求，制冷劑直冷方式可以作為未來(lái)動(dòng)力電池?zé)峁芾淼囊环N可靠選擇。a）風(fēng)冷方式
吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文在制冷劑直冷方面，寶馬 i3 采用高效緊湊的直冷式電池?zé)峁芾矸桨�，將空調(diào)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)在電池模組中，即將冷板安裝在電池底部與之緊密貼合，采用微通道鋁管設(shè)計(jì)，并增設(shè)了用于加熱的電加熱絲，制冷劑采用車載空調(diào)冷媒 R134a，冷板內(nèi)部流道為 2P2S模式，為增強(qiáng)散熱均勻性，制冷劑從每行模塊的中間流入，隨后從兩側(cè)流出。寶馬 X5電池包由 6 個(gè)電池模組排布兩層組成，冷卻系統(tǒng)直接連接到車輛空調(diào)系統(tǒng)，冷板同樣分為兩層分別對(duì)上下電池模組進(jìn)行冷卻，并采用多通道設(shè)計(jì)，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電池包的結(jié)構(gòu)輕量化和溫度一致性，從而將電池間的溫差保持在非常低的范圍。寶馬 i3 和 X5 兩車型的電池冷卻結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.3 所示[35]。
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本文編號(hào)：2890737
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/guanlilunwen/yunyingzuzhiguanlilunwen/2890737.html
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
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本文編號(hào)：2890737
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