純電動汽車車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)展以純電動汽車為典型的新能源汽車已成為汽車行業(yè)發(fā)展的必由之路。然而，續(xù)駛里程不足成為純電動汽車發(fā)展技術(shù)瓶頸性問題之一。降低車身氣動阻力和提高電池能量轉(zhuǎn)換效率是提高純電動汽車?yán)m(xù)駛里程的有效措施，而現(xiàn)有純電動汽車車身為節(jié)約開發(fā)成本，并未充分利用其結(jié)構(gòu)簡單且電池包布置靈活的優(yōu)勢，針對純電動汽車造型的研究也不多見，基本沿用了傳統(tǒng)燃油汽車造型，具有較大氣動阻力系數(shù)；另一方面，在電池包散熱研究中，尚未系統(tǒng)考慮汽車車身整

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電池包空氣側(cè)流場散熱特性的影響，且綜合考慮氣動減阻和提高電池包散熱性能的汽車內(nèi)外流場優(yōu)化研究也基本空白。
　　本文以某款純電動車型為研究對象，通過改進(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，并基于純電動汽車傳動部件相對燃油汽車更少，結(jié)構(gòu)相對簡單的特點(diǎn)，對目標(biāo)車型進(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身減阻進(jìn)行耦合，得到了車身阻力特性

3、與電池包散熱性能綜合最優(yōu)的車型，而電池包的保溫不能引入冷卻空氣，與包內(nèi)流場無關(guān)，因此無需對保溫電池包進(jìn)行優(yōu)化。具體研究內(nèi)容如下：
　　1.有限體積法的網(wǎng)格質(zhì)量及熱物理模型對車身外流場及電池組溫度場的仿真結(jié)果有重要影響，因此，首先要確定本文的仿真方法。通過與模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，探討了縱橫比、歪斜率、最小內(nèi)角等網(wǎng)格質(zhì)量評價指標(biāo)對汽車車身外流場計(jì)算精度的影響，最終選定綜合評價指標(biāo)對網(wǎng)格進(jìn)行評估，提升了網(wǎng)格質(zhì)量與外流場計(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，通過與前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，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)車道路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性后，分別對前艙布置、底盤平鋪與備胎槽放置三種布置工況下的電池包溫度場進(jìn)行了對比分析，提出了對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、特征移植法對某款純電動汽車車身進(jìn)行氣動減阻。綜合考慮電池包碰撞安全、電池組溫度場狀況及車身造型改進(jìn)空間，確定電池包布置在底盤與乘員艙之間更加合適，通過使用特征移植減阻法，去除車身附件、添加后輪罩、車頭扁平化等方式，使得阻力系數(shù)最高可下降23.2％。
　　4.以場協(xié)同理論為依據(jù)，對車型進(jìn)行了雙目標(biāo)耦合優(yōu)化。選取車頭長度、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個設(shè)計(jì)因子，使用最優(yōu)拉丁超立方法得到的樣本