純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身減阻與電池散熱耦合優(yōu)化研究.pdf

1、在環(huán)境與能源危機(jī)的大背景下，發(fā)展以純電動(dòng)汽車(chē)為典型的新能源汽車(chē)已成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的必由之路。然而，續(xù)駛里程不足成為純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展技術(shù)瓶頸性問(wèn)題之一。降低車(chē)身氣動(dòng)阻力和提高電池能量轉(zhuǎn)換效率是提高純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程的有效措施，而現(xiàn)有純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身為節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，并未充分利用其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且電池包布置靈活的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)造型的研究也不多見(jiàn)，基本沿用了傳統(tǒng)燃油汽車(chē)造型，具有較大氣動(dòng)阻力系數(shù)；另一方面，在電池包散熱研究中，尚未系統(tǒng)考慮汽車(chē)車(chē)身整

2、體造型結(jié)構(gòu)、電池包結(jié)構(gòu)特征以及布置位置等對(duì)電池包空氣側(cè)流場(chǎng)散熱特性的影響，且綜合考慮氣動(dòng)減阻和提高電池包散熱性能的汽車(chē)內(nèi)外流場(chǎng)優(yōu)化研究也基本空白。
　　本文以某款純電動(dòng)車(chē)型為研究對(duì)象，通過(guò)改進(jìn)不同布置工況下的電池包結(jié)構(gòu)，以保證電池組在最佳的溫度區(qū)間內(nèi)工作，提升電池放電效率，并基于純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)部件相對(duì)燃油汽車(chē)更少，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，對(duì)目標(biāo)車(chē)型進(jìn)行減阻分析，減小電池能量消耗，最后將電池溫度控制與車(chē)身減阻進(jìn)行耦合，得到了車(chē)身阻力特性

3、與電池包散熱性能綜合最優(yōu)的車(chē)型，而電池包的保溫不能引入冷卻空氣，與包內(nèi)流場(chǎng)無(wú)關(guān)，因此無(wú)需對(duì)保溫電池包進(jìn)行優(yōu)化。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.有限體積法的網(wǎng)格質(zhì)量及熱物理模型對(duì)車(chē)身外流場(chǎng)及電池組溫度場(chǎng)的仿真結(jié)果有重要影響，因此，首先要確定本文的仿真方法。通過(guò)與模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，探討了縱橫比、歪斜率、最小內(nèi)角等網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)汽車(chē)車(chē)身外流場(chǎng)計(jì)算精度的影響，最終選定綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行評(píng)估，提升了網(wǎng)格質(zhì)量與外流場(chǎng)計(jì)算精度；利用Be

4、rnardi電池生熱理論及 DO輻射模型，建立了單體電池生熱模型，通過(guò)與前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了電池生熱模型的精度，建立了本文仿真方案。
　　2.為保障電池包處于最佳工作溫度范圍，對(duì)電池包不同布置工況下的電池組散熱與保溫性能進(jìn)行研究。與實(shí)車(chē)道路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性后，分別對(duì)前艙布置、底盤(pán)平鋪與備胎槽放置三種布置工況下的電池包溫度場(chǎng)進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了對(duì)各工況下的電池包散熱改進(jìn)方案與保溫措施。
　　3.運(yùn)用

5、特征移植法對(duì)某款純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身進(jìn)行氣動(dòng)減阻。綜合考慮電池包碰撞安全、電池組溫度場(chǎng)狀況及車(chē)身造型改進(jìn)空間，確定電池包布置在底盤(pán)與乘員艙之間更加合適，通過(guò)使用特征移植減阻法，去除車(chē)身附件、添加后輪罩、車(chē)頭扁平化等方式，使得阻力系數(shù)最高可下降23.2％。
　　4.以場(chǎng)協(xié)同理論為依據(jù)，對(duì)車(chē)型進(jìn)行了雙目標(biāo)耦合優(yōu)化。選取車(chē)頭長(zhǎng)度、尾部離去角、后風(fēng)窗傾角、進(jìn)氣格柵尺寸、電池包入風(fēng)口尺寸、散熱風(fēng)扇間距等9個(gè)設(shè)計(jì)因子，使用最優(yōu)拉丁超立方法得到的樣本