新能源汽車電池熱管理系統(tǒng).ppt

新能源汽車 電池熱管理系統(tǒng),內 容,1. 電池熱管理系統(tǒng)研究的意義及現狀,3. 單體電池研究基礎,2. 電池熱管理研究工作基礎,1.電池熱管理系統(tǒng)研究的意義及現狀,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：進行電池散熱結構的優(yōu)化設計與散熱性能的預測，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實意義。,1.電池熱管理系統(tǒng)研究的意義及現狀,美國NREL與開發(fā)商、制造商、DOE以及USABC合作，一直在進行蓄電池熱管理系統(tǒng)的研究，在世界此方面的研究中處于領先水平。,1.電池熱管理系統(tǒng)研究的意義及現狀,我國春蘭、長安、重慶大學、清華大學、上海交通大學在國家863等專項的支持下，開展了電池熱管理系統(tǒng)的研究。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,熱管理系統(tǒng)原始方案整車實驗驗證 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. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,熱管理系統(tǒng)原始方案整車實驗驗證,試驗在長安公司試驗環(huán)境艙中進行，按雙方設定循環(huán)工況試驗，試驗發(fā)現電池組溫度分布嚴重不均衡。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,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，遠大于溫差在5內的要求。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,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. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,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量，極限工況溫差11.6。變工況溫差5.83。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,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，恢復的很好,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,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，然后與風機特性曲線求交點，以確定風機的工作點。,正在以上述電流數值為邊界條件進行瞬態(tài)仿真分析。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,中混原始模型的CFD仿真分析 中混優(yōu)化方案一CFD分析結果 中混優(yōu)化方案二CFD分析結果 中混外圍冷卻系統(tǒng)CFD仿真分析及實驗驗證 中混圓形電池熱管理系統(tǒng)整車實驗驗證 中混圓形電池瞬態(tài)仿真分析及實驗驗證 強混項目簡介,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,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. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,優(yōu)化方案一CFD分析結果,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. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,優(yōu)化方案二CFD分析結果,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，除了進風口第一排的三個電池迎風面和背風面的溫差在6，其他各模塊的均勻性均在5以內。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,外圍冷卻系統(tǒng)CFD仿真分析及實驗驗證,DC/DC內部半導體元器件溫度上限為75度，IPU溫度上限為85度，計算結果所得到的DC/DC溫度值已經超過了上限。,優(yōu)化方案的CFD分析結果中IPU和DC/DC評估點處的溫度分別為65.4和67.7，低于許用溫度值，滿足散熱性能要求,由CFD仿真及實驗可以看出，此方案設計合理。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,圓形電池熱管理系統(tǒng)整車實驗驗證,對CV8圓形電池進行了五種工況的實驗，分別是： 6%爬坡、10%爬坡、城市堵車、高速、急加速急減速。,數據處理時溫度已補償，均取各個工況的溫度和溫差來比較，經驗證CV8圓形電池優(yōu)化方案二滿足要求。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,中混圓形電池瞬態(tài)仿真分析及實驗驗證,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. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,強混項目簡介,先對電池包進行流場分析，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。,由于此項目將于年底驗收，故分析結果及優(yōu)化結構不能給出。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,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. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,原始方案CFD仿真分析,取進口流量1400m3/h, I=150A，則發(fā)熱功率為16.28KW。由仿真結果可以看出，此結構的最高溫度達115，最大溫差達30，電池組溫度分布嚴重不均勻。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,優(yōu)化方案一,取進口流量1200m3/h, I=150A，則發(fā)熱功率為16.28KW。由仿真結果可以看出，最高溫度已降到105，最大溫差為15。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,優(yōu)化方案二,出風,進風,取總進口流量3200m3/h, I=100A，則時發(fā)熱功率為7.255KW。進風口處電池溫度高達65 ，出風口處溫度為39 ，前后溫差較大。,2. 重大前期電池熱管理研究工作基礎,優(yōu)化方案三,出風口,進風口,進風口,出風口,出風口,取總進口流量3200m3/h, I=100A，則發(fā)熱功率為7.255KW。進風口處電池溫度49，出風口處電池溫度43，溫差為6 左右。,3. 單體電池研究基礎,研究目的 該項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值分析結果進行對比，希望能夠獲得一種簡化并可靠的電池內部溫度場數值分析方法。通過該項目，一方面對長安目前采用的多種電池進行評價，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。,實驗設備,重大自主研發(fā)的溫