混合动力车用镍氢电池组散热结构研究

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1、上海交通大学硕士学位论文混合动力车用镍氢电池组散热结构研究姓名：眭艳辉申请学位级别：硕士专业：@指导教师：王文20090201上海交通大学硕士学位论文混合动力车用镍氢电池组散热结构研究摘要本文主要内容有：(1)介绍了现有的混合动力汽车蓄电池散热技术，镍氢电池的生热机理以及温度与电池组性能的关系，阐述了温度均匀性对于电池组整体性能的重要性。(2)通过分析常用的电池模块的排列方式，在已有的平行排列和交错排列的基础上，提出了梯形排列。梯形排列的思想可以普遍用于指导电池组设计。(3)采用数值模拟的方法,利用ANSYSCFX软件来研究交错排列镍氢电池

2、组以及梯形排列电池组内的共轭传热。梯形排列电池组由两个小电池组组成，每个电池组包括60个电池，将每5个镍氢电池串联连接成电池模块，再将电池模块以相同间隔通过端板和支撑板平行配置在电池组内，两个小电池组独立分开，通过电气连接串联起来，构成总电压为144V的蓄电池组。通过数值模拟结果筛选，确定梯形排列电池箱的具体尺寸，包括相邻电池模块的间隔，电池模块与电池箱壁的间隔，进出风口的位置以及尺寸等等。由于实际车辆运行时的充放电情况很复杂，因此在分析电池组散热效果时，模拟比较极端的充放电情况。从模拟结果看，强制对流条件下，电池的工作温度和温差都能够满足

3、电池散热需要。(4)为了验证设计并改进电池组，进行梯形排列电池组样机实验。从实验结果看，风扇打开时，电池的平均温度、模块间的温差和软件分析结果相差均不大，可以说数值模拟较好的反映了实际情况。大电流循环充放电时，电池温度上升不可避免，o在循环次数不多时，电池组温度仍能保持在40C以内。所有这些实验结果说明梯形电池组很好的满足了电池散热需要。(5)为了与梯形排列电池组进行对比，设计了一个简单的交错排列电池组，制作了样机，并进行充放电和温度测量实验。从实验结果上看，此交错排列电池组的温oo差大于5C，在大电流充放电时最大温差甚至达到20C。说明此

4、交错排列的电池组的散热效果不满足电池散热需要，仍需改进。虽然此交错排列电池组和梯形排列电池组大小不一样，进出风口设计也不同，但是显示了在最高温度相同时，模块间温差的差异，进而对比了交错排列电池组合梯形排列的散热效果。所以此对比实验是必要的，具有一定的指导意义。关键词：混合动力汽车，镍氢电池，散热，数值模拟，梯形排列I上海交通大学硕士学位论文ResearchOnCoolingStructureOfNickel-MetalHydrideBatteryPackforHybridElectricVehicleABSTRACTThemainconte

5、ntofthispaperareasfollows:(1)IntroducetheexistingbatterycoolingtechnologyofbatteryforHEV,theheatingmechanismofthenickel-hydrogenbatteryandanalyzetherelationshipbetweenthetemperatureandtheperformanceofthenickel-hydrogenbatterypack。(2)Analyzethepopularconfigurationofbatterym

6、odule,parallelpatternandstaggeredpattern，onbaseofwhich,proposedanewpatternofconfiguration:ladderpattern,whichcanaidinthedesignofbatterypackwidely.(3)Usenumericalsimulationsoftware(ANSYSCFX)toresearchontheconjugateheattransferinthestaggeredpatternbatterypackandladderpattern

7、batterypack.TheLadderpatternbatteryincluding2smallbatterypacks,eachhave12batterymodules,andthebatterymoduleiscomposedof5MH/Nibatteries.Thebatterymodulesareconfiguredinthebatterypackwiththegivendistanceusing2side-platesandsomesupportplatetoconstituteabatterypack.Twobatteryp

8、acksconstitutea144Vbatterypack.Thespecificstructureisfixedonthroughanalyzingtheresultsofn