圆柱形电池散热性能与结构关系的研究开题报告
2020-12-13 11:47:12
1. 研究目的与意义(文献综述)
纯电动汽车结构简单,维修方便,操作性能好,与传统燃油汽车相比具有无振动、无噪声、无排放污染等优点,发展前景广阔,已成为未来汽车行业重要发展方向之一[6,7]。动力电池作为纯电动汽车的唯一储能元件,直接影响到纯电动汽车的整车性能。锂离子电池因其比能量高、循环寿命长、环境污染小等优点正成为新能源汽车的主流动力源。锂离子动力电池作为汽车的关键部件,其充放电性能及可靠性将直接影响整车的成本和性能,而锂电池化成工艺过程的多次充放电的电化学反应使其产生大量的热量,如何将电池在使用过程中产生的大量热量散发出去是一个无法回避的问题。如果电池温升过高,不但会影响电池的使用性能和寿命,还可能引起安全问题[8]。为此充放电过程中对电池以及电池周边工况的散热好坏成为影响锂电池化成效果的关键因素。因此,开发合理有效的锂离子电池组热管理系统,对于提高电动汽车安全性至关重要[3]。
我国一直在着手电动汽车相关技术的研发,通过国家863计划的的研发支持,我国电动汽车行业取得了快速发展,不仅攻克了一系列关键技术,而且自主研发的电动汽车整车产品已实现小批量生产,并进入市场销售环节,在某些技术领域已实现了与日美欧等国家同步发展。但是对于电动汽车特别是纯电动汽车的动力电池来说,在生产环节和使用环节还没有完善、全面的检测系统和管理系统。目前市场上能够买到的电池管理系统(bms)具备数据采集模块、数据显示模块、高压和低压保护模块和电池荷电状态(soc)估算与显示模块等,但是电池热管理模块还没有加到电池管理系统中去,因此有必要研究电池组的热管理系统,使电池组中各单体电池之间的温度差异较小,温度分布较均匀,改善动力电池的电化学性能,提高电池的充放电能力和使用寿命,使bms的功能更加完善[2]。
中国是全球最大的电动自行车市场,最近三年,每年电动自行车市场需求量大概3500万辆,最近两三年整个电动自行车需求进入平稳发展阶段。今年上半年电动自行车行业一些统计,传统电动自行车市场,今年出现了一个拐点,逐渐有所减少。但是行业转型也在快速进行,由传统的铅酸电池向锂电池过渡,所以未来几年电动自行车快速向锂电池转移,这是锂电池企业要关注的重要市场。
2. 研究的基本内容与方案
了解锂离子电池的组成、结构和工作原理,掌握电池电化学-热耦合模型的构建方法,掌握电池热平衡原理及散热方法,掌握电池电化学-热耦合模型的构建方法。基于锂离子电池产热机理,建立锂离子电池热效应模型,模拟不同使用条件下锂离子电池的温度特性,并针对不同散热装置模型进行仿真分析并进一步优化设计,以提高锂离子电池组散热性能。主要研究内容如下:
(1)通过查阅文献,系统总结了电动汽车电池热管理技术研究现状;阐述锂离子电池反应原理以及产热机理,并对电池热特性进行分析[13];
(2)建立锂离子电池热效应模型,利用ansys软件仿真分析了自然对流情况下锂离子电池的热特性,研究了相同环境温度、不同放电倍率下电池温升情况以及在相同放电倍率、不同环境温度下的温升情况[10,11];
3. 研究计划与安排
时间节点 | 工作内容 |
预备周 | 确定选题、收集相关文献资料。 |
1周(2017.2.20~2017.2.24) | 阅读参考文献,整理文献检索摘要。 |
2~3周(2017.2.27~2017.3.10) | 赴校外实习、搜集设计资料,并提交实习日记、实习报告。 |
4周(2017.3.13~2017.3.17) | 提交文献检索摘要。撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
5~6周(2017.3.20~2017.3.31) | 进行外文翻译,并提交外文翻译译文。 |
7~11周(2017.4.3~2017.5.5) | 撰写毕业论文(研究类)。 |
12周(2017.5.8~2017.5.12) | 完成网上提交毕业论文(研究类)。 |
13周(2017.5.15~2017.5.19) | 书面提交毕业论文(研究类),并打印成册。并书面提交答辩申请,并作答辩准备。 |
14周(2017.5.22~2017.6.26) | 审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
15周(2017.5.29~2017.6.2) | 毕业设计答辩。 |
4. 参考文献(12篇以上)
[1]康海鹏. 锂离子动力电池生热特性分析及其选配[d].吉林大学,2014.
[2]张天时. 液流循环电池成组传热强化及其整车集成热管理研究[d].吉林大学,2016.
[3]胡锐鸿. 电动汽车用锂离子电池热特性及散热装置的数值模拟[d].华南理工大学,2014.
[4]饶中浩. 基于固液相变传热介质的动力电池热管理研究[d].华南理工大学,2013.