单体电池生热模型仿真.doc

文献阅读报告 锂离子动力电池生热特性分析及其选配 学院：汽车工程学院 专业：车辆工程 姓名：康海鹏 学号：2011422044 指导教师：闵海涛 吉林大学  目录 目录 1 第一章 绪论 3 1.1 电动汽车的发展 3 1.2电动汽车种类及其相应的动力系统构成 6 1.3电动汽车车载动力源简介 7 第2章热管理系统的研究现状 11 2.1动力电池热管理的必要性 11 2.1.1锂离子电池工作原理 11 2.1.2锂离子电池工作温度 12 2.2现阶段电池包热管理技术的应用情况 14 2.3动力电池热管理系统的发展趋势 14 第3章 锂离子动力电池单体电池热模型的建立 16 3.1锂离子电池单体生热机理研究 16 3.2单体电池生热模型仿真 17 3.2.1单体电池生热的数学模型 17 3.2.2基于有限元的计算流体力学热仿真软件介绍 20 3.2.3单体电池生热模型仿真 23 第四章 温度对电池一致性的影响分析 26 4.1国家863计划对锂离子电池的技术指标 26 4.2温度对锂离子电池容量的影响 27 4.3温度对锂离子电池内阻的影响 28 第5章车载动力电池包结构设计与仿真优化 29 4.1车载动力电池冷却方式的选择 29 4.2车载动力电池的结构设计 31 4.3基于FLUENT的热模型仿真 33 结束语 34 参考文献 35 第一章 绪论 1.1 电动汽车的发展 百年来，随着汽车的结构不断完善，车辆性能的不断提高，汽车工业取得了长足的发展，汽车保有量与日俱增, 全球汽车保有量已于2010年突破10亿辆大关未来5年内将持续以20%的速度增长，预计到2015年，全球汽车保有量将增至11.2亿辆左右，届时亚洲地区将拥有全球四分之一的汽车，也就是2.8亿辆，其中中国和印度的市场增长潜力巨大。据公安部交管局所统计，截至2011年11月，国机动车保有量达2.23亿辆，机动车驾驶人数量达2.34亿人，汽车保有量达1.04亿辆，我国许多城市已进入汽车社会。 但是从可持续发展的战略角度上看，唯有发展以电动汽车为主的新能源汽车才是解决未来能源与环境问题最有希望、最彻底的措施，引起了世界范围内各国政府、汽车生产企业以及科研机构的高度重视[1]～[2]。 经济的高速发展，加大了对自然资源的巨额需求，今天的世界经济离不开石油，汽车工业和汽车消费的发展更离不开石油。据统计，1999年工业化国家每天进口石油达6000万～7000万桶，预测2020年达1.2亿桶/天。作为仅次于美国的第二大石油消费国，预计中国今年的日均石油需求量将增长9.1%，至1000万桶。过去5年，中国新增1亿吨炼油能力，全部被新增的3500万辆汽车吞噬掉。专家预计2015年之后，世界石油产量将达到高峰而逐渐递减。随着不可再生自然资源的消耗殆尽，日益增长的能源需求必将导致严重的能源紧缺，汽车工业的发展面临着前所未有的困难和挑战。此外，以汽油或柴油作为燃料的常规内燃机热效率低，不仅造成能源浪费、引发能源危机，还带来严重的环境污染和环境恶化，如何减小甚至消除燃油汽车所带来的危害，也成为汽车工业可持续发展面临的重要课题。 大气污染问题是困扰人类发展的另一巨大难题。现在社会面临的主要问题是：城市空气质量日渐下降，而且已经到了影响人的健康甚至人们的正常生活。居民在城市的幸福感下降，城市居民，尤其是重工业聚集的城市，居民的健康问题受到巨大的危胁。另一方面，全球气候变暖，温室气体排放却与日俱增；大气臭氧层被破坏，有毒有害的氮氧化物大量排放，这些也同样影响着全球包括人类在内的生物。我国的环境监测数据表明，经由汽车排放的废气是城市大气的重要污染源之一。以北京地区为例，几大主要的大气污染物中，经由汽车排放的CO、HC，NO的分担率分别是63.4%，73.50和46%。汽车工业的快速发展所引起的石油需求危机和环境污染问题引起了各国政府和环保人士的高度重视，汽车公司也纷纷研发出缓解未来能源和环境危机的汽车新技术，一方面致力于传统汽车节能技术，通过改进供油系统、点火系统，增加气缸燃油喷射，提高汽油机运转稳定性，提升汽油燃烧效率，从而达到减少燃油的消耗，节约能源的使用；另一个方面通过使用可变气门正时、废气涡轮增压以及催化尾气净化等技术，改善汽车尾气质量，减少汽车尾气排放，进而减轻汽车尾气对大气环境的影响。 与传统汽车相比，电动汽车具有以下优点： 1、零排放或近似零排放。 2、减少了机油泄露带来的水污染。 3、降低了温室气体的排放。 4、提高了燃油经济性。 5、提高了发动机燃烧效率。 6、运行平稳、无噪声。 7、因为有了电池， 可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。 图中显示了各种电动汽车及其动力总成按电力驱动系统以及内燃机的耦合方式的不同，可以分为并联混合动力和串联混合动力汽