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纯电动汽车锂离子电池的热分析及散热结构设计
| 论文题名： | 纯电动汽车锂离子电池的热分析及散热结构设计 |
| 关键词： | 纯电动汽车;锂离子电池;散热结构;发热原理;有限元分析 |
| 摘要： | 新能源汽车的迅速发展对解决“环境”与“资源”这两大难题有着十分重要的意义，作为纯电动汽车的核心部件-电池，承担着越来越重要的角色，但电池的发热问题对电池本身的安全性能和使用寿命影响较大。因此需要对电池的发热行为进行分析并采取相关的散热措施。本文的研究工作主要从以下几个方面开展： 1.对锂离子电池的结构、发热行为及发热原理进行理论分析，阐述电池热失控的一般过程及产生热失控原因，通过试验探究温度对电池性能的影响。首先对不同温度下电池的充、放电深度进行探究，其次对不同温度下电池的内阻进行测量，采用密集的环境温度区间，并拟合多项式，用于热仿真内热源代码的编写，并通过理论计算求得电池的热物性参数，为后文电池温度场的发热仿真提供数据基础。 2.根据传热学及计算流体力学相关理论知识，建立电池小模组及电池包的发热、传热数学模型及有限元分析模型，对电池小模组在不同放电倍率下的发热情况进行仿真分析，并进行试验验证。在仿真分析与试验研究一致的前提下，根据分析结果进行小模组液冷散热结构的设计，通过试验验证散热结构的有效性，并对采用不同冷却介质、不同冷却液温度下的散热效果进一步探究。 3.探究不同车速下电池包内部的发热情况。首先，纯电动汽车以不同车速在城市工况下匀速行驶，获取瞬时电流数据，通过加权计算得到加权平均电流，并将其作为温度场仿真的输入条件，其次将仿真监测与实车采集的温度数据进行对比，验证了模型的准确性，确定了不同车速下电池包的发热情况并得到结论：纯电动汽车在不同车速行驶下，电池包内部的发热与车速有关，车速越高，热量积聚越快，温升越高。 4.在现有电池包的基础上，进行电池包液冷散热结构的设计，并与未采用液冷散热结构的电池包，在环境温度（25℃）下、以1C放电倍率持续稳定放电的温升情况进行对比，温升降低了3℃左右，结果表明：液冷散热结构具有较好的散热效果。 本文主要探究了三元锂离子电池在不同工况下的发热特性，根据分析结果采取相关的热管理措施并验证其有效性，研究结果对解决电动汽车电池的安全及寿命等问题具有重要意义，亦将为今后三元锂离子电池包液冷散热结构的设计提供理论指导。 |
| 作者： | 张良 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 盘朝奉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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