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题目:动力铅酸电池系统的性能与设计方法研究

关键词:铅酸蓄电池;建模;CFD;热管理

  摘要

蓄电池是影响电动汽车续驶里程和充电时间的重要因素。而蓄电池的动态特性异常复杂,其充、放电过程涉及化学、电、热等多学科领域;电动汽车在行驶过程中,其蓄电池又处于充、放电交替进行的状态。这些都给蓄电池的建模仿真,尤其是对蓄电池温度管理系统的建模仿真带来很大困难。本文研究了铅酸蓄电池的性能,以及其作为电动车动力源的特性,针对其性能因素,对蓄电池的建模策略进行了较详细的分析,提出了基于改进的RBF神经网络的特性建模和基于理论的热模型建模耦合的方法,实现了对蓄电池的建模。提出了基于CFD的分析方法,对蓄电池组的常用布置形式进行了研究。为改善电池性能及电池能量管理设计提供了思路。本文进行了铅酸蓄电池的应用研究,通过台架试验获取了试验数据,分析了蓄电池的充放电特性,对充放电过程特别是大电流充放电下蓄电池本身温度及环境温度对蓄电池性能的影响进行了分析,指出电池温度保持在正常的工作温度范围内,使蓄电池综合性能最佳的必要性。提出了基于改进的RBF神经网络的特性辨识建模方法和基于电化学理论和传热理论的铅蓄电池单体热交换的计算方法并将其耦合,对铅蓄电池的电压、电流、荷电状态值和热交换进行了辨识。通过与台架试验测试对比,表明该方法行之有效,可以满足其在电动汽车中的实际应用需要。针对电动汽车电池组的常用布置形式构建了电池组的有限元模型,通过设定边界条件,将外部散热结构与蓄电池本身产生的热量综合考虑,将电池内部的传热特性与外部散热过程耦合分析,通过使用CFD的分析方法对电池组温度进行了分析并对电池组的常用布置形式进行了比较。