新能源汽車(chē)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)

新能源汽車(chē)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)第1頁(yè)/共30頁(yè)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2頁(yè)/共30頁(yè)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(chǎng)的均勻性對(duì)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(cè)，對(duì)提高混合動(dòng)力汽車(chē)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3頁(yè)/共30頁(yè)1.電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究的意義及現(xiàn)狀美國(guó)NREL與開(kāi)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4頁(yè)/共30頁(yè)1.電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究的意義及現(xiàn)狀我國(guó)春蘭、長(zhǎng)安、重慶大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)在國(guó)家863等專(zhuān)項(xiàng)的支持下，開(kāi)展了電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的研究。第5頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)熱管理系統(tǒng)原始方案整車(chē)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6頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)熱管理系統(tǒng)原始方案整車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)在長(zhǎng)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7頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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8頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)

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9頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)

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(guò)增加圓弧形的導(dǎo)流板、長(zhǎng)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10頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)

A樣電池包優(yōu)化方案三（給電池包熱阻）通過(guò)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11頁(yè)/共30頁(yè)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)

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(guò)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12頁(yè)/共30頁(yè)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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13頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)

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(chē)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(jiǎn)介第14頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)

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15頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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16頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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17頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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(guò)了上限。優(yōu)化方案的CFD分析結(jié)果中IPU和DC/DC評(píng)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18頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)圓形電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)整車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)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(chē)、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(lái)比較，經(jīng)驗(yàn)證CV8圓形電池優(yōu)化方案二滿足要求。第19頁(yè)/共30頁(yè)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(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)電池模塊最高溫度不超過(guò)48℃，模塊間最大溫差不超過(guò)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(chē)對(duì)動(dòng)力電池的使用要求。第20頁(yè)/共30頁(yè)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)強(qiáng)混項(xiàng)目簡(jiǎn)介先對(duì)電池包進(jìn)行流場(chǎng)分析，確定DC/DC、上下層電池組的流量分配，為下一步溫度場(chǎng)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21頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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22頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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23頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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24頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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25頁(yè)/共30頁(yè)2.重大前期電池?zé)峁芾硌芯抗ぷ骰A(chǔ)長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安志翔恒通客車(chē)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26頁(yè)/共30頁(yè)3.單體電池研究基礎(chǔ)

研究目的

該項(xiàng)目通過(guò)測(cè)量電池單體在多種工況下表面溫度場(chǎng)的變化，并將其與電池溫度場(chǎng)數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，希望能夠獲得一種簡(jiǎn)化并可靠的電池內(nèi)部溫度場(chǎng)數(shù)值分析方法。通過(guò)該項(xiàng)目，一方面對(duì)長(zhǎng)安目前采用的多種電池進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括電池效率、放熱及材料一致性以及溫度對(duì)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(chǎng)分析模型，提高電池箱開(kāi)發(fā)的成功率。實(shí)驗(yàn)設(shè)備重大自主研發(fā)的溫度采集器T型康銅傳感器紅外攝像儀第