新能源汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng).ppt

新能源汽車 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng),內(nèi) 容,1. 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究的意義及現(xiàn)狀,3. 單體電池研究基礎(chǔ),2. 電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),1.電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究的意義及現(xiàn)狀,動力電池的成本、性能、壽命在很大程度上決定了HEV的成本和可靠性； 電池的溫度和溫度場的均勻性對蓄電池的性能和壽命有很大的影響。 因此：進(jìn)行電池散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與散熱性能的預(yù)測，對提高混合動力汽車及動力電池的成熟度和可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。,1.電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究的意義及現(xiàn)狀,美國NREL與開發(fā)商、制造商、DOE以及USABC合作，一直在進(jìn)行蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的研究，在世界此方面的研究中處于領(lǐng)先水平。,1.電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究的意義及現(xiàn)狀,我國春蘭、長安、重慶大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)在國家863等專項(xiàng)的支持下，開展了電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的研究。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),熱管理系統(tǒng)原始方案整車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 原始模型的CFD仿真分析 A樣電池包優(yōu)化方案 B樣電池包優(yōu)化方案,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),熱管理系統(tǒng)原始方案整車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,試驗(yàn)在長安公司試驗(yàn)環(huán)境艙中進(jìn)行，按雙方設(shè)定循環(huán)工況試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電池組溫度分布嚴(yán)重不均衡。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),原始模型的CFD仿真分析,在極限工況發(fā)熱功率為1750W時 ，最高溫度和最低溫度溫差約33，變工況最大溫差為17.2，遠(yuǎn)大于溫差在5內(nèi)的要求。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),A樣電池包優(yōu)化方案一（改變傾斜角度和電池的間距）,取上下層電池傾斜角度為3.5度，兩排電池的距離為30mm；極限工況最大溫差為9.5 ;變工況的溫差為14.3,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),A樣電池包優(yōu)化方案二（電池位置不動，添加擋板）,電池的位置不動，通過增加圓弧形的導(dǎo)流板、長條形的引流板以及菱形的引流板，減少了前部電池的熱交換面積，為后部電池增加了冷卻風(fēng)量，極限工況溫差11.6。變工況溫差5.83。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),A樣電池包優(yōu)化方案三（給電池包熱阻）,有個叫馬天長的中醫(yī)治療男科病非常厲害，他徽|亻言：msdf003我在他那里治療過三個療程，恢復(fù)的很好,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),B樣電池包優(yōu)化方案,通過在不同壓差下仿真分析，得出管路特性曲線，然后與風(fēng)機(jī)特性曲線求交點(diǎn)，以確定風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)。,正在以上述電流數(shù)值為邊界條件進(jìn)行瞬態(tài)仿真分析。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),中混原始模型的CFD仿真分析 中混優(yōu)化方案一CFD分析結(jié)果 中混優(yōu)化方案二CFD分析結(jié)果 中混外圍冷卻系統(tǒng)CFD仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 中混圓形電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)整車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 中混圓形電池瞬態(tài)仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 強(qiáng)混項(xiàng)目簡介,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),CFD分析時取入口空氣的初始溫度35，電池發(fā)熱功率為650W,入口空氣流量為140m3/h。仿真結(jié)果為：最高溫度76.08，最低溫度51.48，溫差為24.6，出口空氣溫度49.5。,原始模型的CFD仿真分析,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),優(yōu)化方案一CFD分析結(jié)果,CFD分析時取入口空氣的初始溫度35，電池發(fā)熱功率為650W,入口空氣流量為140m3/h。仿真結(jié)果為：最高溫度60.03，最低溫度50.85，溫差為9.5。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),優(yōu)化方案二CFD分析結(jié)果,CFD分析時取入口空氣的初始溫度35，電池發(fā)熱功率為650W,入口空氣流量為140m3/h。仿真結(jié)果為：電池殼體表面最高溫度53.457，最低溫度49.423，溫差為4.03。進(jìn)出口壓力損失為142.2Pa，出口空氣溫度為46.12。各單個模塊的不均勻性，除了進(jìn)風(fēng)口第一排的三個電池迎風(fēng)面和背風(fēng)面的溫差在6，其他各模塊的均勻性均在5以內(nèi)。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),外圍冷卻系統(tǒng)CFD仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,DC/DC內(nèi)部半導(dǎo)體元器件溫度上限為75度，IPU溫度上限為85度，計(jì)算結(jié)果所得到的DC/DC溫度值已經(jīng)超過了上限。,優(yōu)化方案的CFD分析結(jié)果中IPU和DC/DC評估點(diǎn)處的溫度分別為65.4和67.7，低于許用溫度值，滿足散熱性能要求,由CFD仿真及實(shí)驗(yàn)可以看出，此方案設(shè)計(jì)合理。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),圓形電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)整車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對CV8圓形電池進(jìn)行了五種工況的實(shí)驗(yàn)，分別是： 6%爬坡、10%爬坡、城市堵車、高速、急加速急減速。,數(shù)據(jù)處理時溫度已補(bǔ)償，均取各個工況的溫度和溫差來比較，經(jīng)驗(yàn)證CV8圓形電池優(yōu)化方案二滿足要求。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),中混圓形電池瞬態(tài)仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,電池模塊最高溫度不超過48，模塊間最大溫差不超過3，散熱強(qiáng)度和散熱均衡性良好。表明電池組在生、散熱方面滿足了混合動力電動汽車對動力電池的使用要求。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),強(qiáng)混項(xiàng)目簡介,先對電池包進(jìn)行流場分析，確定DC/DC、上下層電池組的流量分配，為下一步溫度場分析打下基礎(chǔ)。,由于此項(xiàng)目將于年底驗(yàn)收，故分析結(jié)果及優(yōu)化結(jié)構(gòu)不能給出。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),原始方案CFD仿真分析 優(yōu)化方案一 優(yōu)化方案二 優(yōu)化方案三,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),原始方案CFD仿真分析,取進(jìn)口流量1400m3/h, I=150A，則發(fā)熱功率為16.28KW。由仿真結(jié)果可以看出，此結(jié)構(gòu)的最高溫度達(dá)115，最大溫差達(dá)30，電池組溫度分布嚴(yán)重不均勻。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),優(yōu)化方案一,取進(jìn)口流量1200m3/h, I=150A，則發(fā)熱功率為16.28KW。由仿真結(jié)果可以看出，最高溫度已降到105，最大溫差為15。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),優(yōu)化方案二,出風(fēng),進(jìn)風(fēng),取總進(jìn)口流量3200m3/h, I=100A，則時發(fā)熱功率為7.255KW。進(jìn)風(fēng)口處電池溫度高達(dá)65 ，出風(fēng)口處溫度為39 ，前后溫差較大。,2. 重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ),優(yōu)化方案三,出風(fēng)口,進(jìn)風(fēng)口,進(jìn)風(fēng)口,出風(fēng)口,出風(fēng)口,取總進(jìn)口流量3200m3/h, I=100A，則發(fā)熱功率為7.255KW。進(jìn)風(fēng)口處電池溫度49，出風(fēng)口處電池溫度43，溫差為6 左右。,3. 單體電池研究基礎(chǔ),研究目的 該項(xiàng)目通過測量電池單體在多種工況下表面溫度場的變化，并將其與電池溫度場數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對比，希望能夠獲得一種簡化并可靠的電池內(nèi)部溫度場數(shù)值分析方法。通過該項(xiàng)目，一方面對長安目前采用的多種電池進(jìn)行評價(jià)，包括電池效率、放熱及材料一致性以及溫度對電池壽命的影響等性能；另一方面，建立起可用于工程項(xiàng)目的單體電池溫度場分析模型，提高電池箱開發(fā)的成功率。,實(shí)驗(yàn)設(shè)備,重大自主研發(fā)的溫