电动汽车动力锂电池热管理系统建模与仿真开题报告
2020-04-23 19:55:55
1. 研究目的与意义(文献综述)
“衣食住行”是人类生活四大基本需求,汽车是现代社会人类出行的基本工具,轿车进入家庭已经是不争的事实,成为我国居民消费的主要商品之一。然而全球汽车行业正面临能源、环境保护、可持续发展等一些严峻问题[1]。据统计,2010年以来,中国汽车产销量连续几年突破1800万辆;其中2013年汽车销售量达到2198.4万辆,汽车保有量也达到1.1亿量,汽车燃料的年消耗量达一亿多吨,燃料全生命周期温室气体排放量(包括燃料生产与消耗)达四亿多吨,最近几年各大城市雾霾天频繁出现,pm2.5指数居高不下,汽车排放的尾气成为导致空气污染的众矢之的。在能源危机和环境问题突出的大背景下,发展新能源汽车逐渐成为世界汽车企业争夺未来市场的战略机遇,成为世界各国发展汽车工业、提高国民经济整体竞争力的必然选择[2]-[3]。
动力电池作为混合动力和纯电动汽车的核心动力部件,其性能的发挥制约了电动汽车动力性、经济性和安全性。锂离子电池相对于其他类型电池,在能量密度、功率密度和使用寿命等方面具有较大优势,成为目前车用动力电池的主流,但温度对锂电池的充放电能力、化学反应速率、循环寿命、安全性、比功率及比能量等均有较大影响。温度过高,会加快电池副反应的进行和性能的衰减,甚至引发安全事故;温度过低,电池释放的功率和容量会显著降低,甚至引起电池容量不可逆衰减,并埋下安全隐患。因此,电池热管理技术成为保证电池性能、使用寿命和安全性的关键技术,对提高电动汽车的整体性能意义重大[4]。
电池热管理系统的研究最早开始于上世纪80年代,随着新能源汽车的发展和动力电池热安全问题日益严重,电池热管理系统的研究逐步发展起来。美国国家可再生能源实验室则将电池热管理研究作为其主要工作之一,经过近二十年的发展,国内外高校和专家学者都对电池热管理系统进行了一定的研究[5]。目前,电动汽车电池热管理系统根据不同的换热介质,可分为空气冷却、液体冷却和相变材料冷却。空气冷却是直接将空气引入动力电池内部,使空气与电池发生热交换实现热管理目的。液体冷却根据冷却介质是否与电池组直接接触可分为直接液体冷却和简介液体冷却,直接液体冷却是将电池组沉浸在冷却液中实现冷却液与电池组热交换。间接液体冷却则是在电池组内布置冷却液通道,冷却液在通道内流动并通过冷却通道壁面带走电池组热量。相变冷却利用相变材料在固液相变过程中的潜热来达到热管理的目的。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究内容
动力电池作为混合动力和纯电动汽车的核心动力部件,其工作性能、循环寿命和热安全等都受温度的影响,必须设计高效的热管理系统对动力电池进行温度控制。本文主要分析新能源汽车的发展现状及动力系统特点、各种动力蓄电池特点及应用情况,研究动力锂电池工作原理及发热机理分析、建立动力锂电池几何模型、利用cfd软件对动力锂电池及热管理系统进行热特性仿真并根据仿真结果分析动力锂电池热管理系统。
2.2研究目标
3. 研究计划与安排
(1)英文翻译、文献阅读报告及开题报告; (第1周—第3周)
(2)查找并阅读文献,归纳分析国内外新能源汽车及动力电池的发展现状及应用,针对18650锂离子电池,分析其工作原理及发热机理; (第4周—第5周)
(3)学习有限元、计算流体力学相关基础知识及软件的使用方法; (第6周—第8周)
4. 参考文献(12篇以上)
[1]宁国宝,余卓平创新中的中国新能源乘用车[m].北京:人民交通出版社,2016.
[2]吴军瑶.我国新能源产业战略研究[c].山西:山西财经大学,2014.
[3]朱盛镭.新能源汽车产业[m].上海:上海科学技术出版社,2014.