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新能源汽车动力电池包液冷散热特性仿真研究
| 论文题名： | 新能源汽车动力电池包液冷散热特性仿真研究 |
| 关键词： | 新能源汽车;锂离子电池;冷却液体;散热特性;放电倍率 |
| 摘要： | 随着全球化石能源日益枯竭、生态环境严重污染与新能源电动汽车迅猛发展，迫切需要寻找一种能够替代化石燃料的清洁能源。锂离子电池凭借自身单体电压高、比能量大、适宜工作温度范围大、使用寿命长等优点成为了替代化石燃料的首要选择。但是频繁发生的热安全性问题严重阻碍着电动汽车的发展，电动汽车行驶过程中，锂离子电池温度必须处于安全范围(-20℃～50℃)，同时电池温差不超过一定数值(5℃)。 本文首先使用实验设备对电池内阻、电池开路电压进行了测试，依靠理论公式计算得出电池的热物性参数;然后使用所得参数建立起电池在不同放电倍率下的热仿真模型，依靠放电实验验证了仿真结果的准确性。结果表明采用小倍率放电的锂离子电池组温度具有十分良好的均衡表现，最高温度出现在邻近正极区域，而空气气隙区域温度值最低。随着电池放电倍率不断增加，内部温度均衡性也越来越差。 通过改变电池放电倍率、冷却液体流速、冷却流道几何结构、流道进出口布置等因素对锂离子电池液冷模组进行热分析。结果表明，增大冷却液体流速能够有效降低锂离子电池最高温度和温差，当冷却液体流速增大到一定范围之后，这一种影响开始减弱;增大流道数量，同样能够有效降低锂离子电池组最高温度与温差，这一种影响同样会随着流道数量增加而呈现下降趋势;增大矩形流道的长宽比能够降低锂离子电池组的最高温度，在1C、2C倍率放电下，采用长宽比例为5∶1的矩形流道时，最高温度分别比采用圆形流道时降低了0.58K、2.1K;采用交替的进出口流道能够取得更加优异的均温效果。 对锂离子电池包液冷模型进行热仿真并分析温度规律，电池包所使用的冷板具有五条长宽比例为3∶1的矩形流道。结果显示，锂离子电池包的最高温度处于电池包中心区域，数值为317.87K，最低温度与最高温度相差2.57K，符合锂离子电池使用要求。改变冷却液体流速与温度对电池包的最高温度进行研究，并针对冷却液体流速、冷却液体温度、电池放电倍率之间的交互作用，设计出反向传播神经网络，对锂离子电池包液冷模型最高温度进行精确的预测。 |
| 作者： | 丁玉章 |
| 专业： | 机械工程；机械设计及理论 |
| 导师： | 安治国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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