新能源汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)

新能源汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)第一頁，共29頁。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)第二頁，共29頁。1.電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究的意義及現(xiàn)狀動(dòng)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(dòng)力汽車及動(dòng)力電池的成熟度和可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。第三頁，共29頁。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。第四頁，共29頁。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。第五頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車熱管理系統(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)化方案第六頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車熱管理系統(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。第七頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車原始模型的CFD仿真分析在極限工況發(fā)熱功率為1750W時(shí)，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。第八頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車

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℃第九頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車

A樣電池包優(yōu)化方案二（電池位置不動(dòng)，添加擋板）

電池的位置不動(dòng)，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℃。第十頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車

A樣電池包優(yōu)化方案三（給電池包熱阻）通過在電池表面增加不同厚度熱阻，改變了電池和空氣換熱熱阻，電池組的溫度均勻性有了很大的改善。在極限工況溫差5.7℃，變工況溫差2.83℃。第十一頁，共29頁。長安杰勛長安志翔恒通客車

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)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)。第十二頁，共29頁。長安杰勛長安志翔恒通客車正在以上述電流數(shù)值為邊界條件進(jìn)行瞬態(tài)仿真分析。第十三頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車

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)目簡介第十四頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車

原始模型的CFD仿真分析CFD分析時(shí)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℃。第十五頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車優(yōu)化方案一CFD分析結(jié)果CFD分析時(shí)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℃。第十六頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車優(yōu)化方案二CFD分析結(jié)果CFD分析時(shí)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(gè)模塊的不均勻性，除了進(jìn)風(fēng)口第一排的三個(gè)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)。第十七頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車外圍冷卻系統(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。第十八頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車圓形電池?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(shí)溫度已補(bǔ)償，均取各個(gè)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。第十九頁，共29頁。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)證長安杰勛長安志翔恒通客車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(dòng)力電動(dòng)汽車對動(dòng)力電池的使用要求。第二十頁，共29頁。長安杰勛長安志翔恒通客車強(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)第二十一頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車原始方案CFD仿真分析

優(yōu)化方案一

優(yōu)化方案二

優(yōu)化方案三第二十二頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車原始方案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。第二十三頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車優(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℃。第二十四頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車優(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(shí)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。第二十五頁，共29頁。2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長安杰勛長安志翔恒通客車優(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。第二十六頁，共29頁。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