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车用锂电池组液冷散热结构设计及性能优化研究
| 论文题名： | 车用锂电池组液冷散热结构设计及性能优化研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂电池组;液冷散热;结构设计;性能优化 |
| 摘要： | 动力电池作为电动汽车主要的动力储能装置，在车辆运行过程中，动力电池持续以大倍率放电可造成电池包内热量积聚。当电池组工作温度过高时，其循环使用寿命和容量等急剧下降，从而影响电动汽车的稳定性能，严重时甚至会导致电动汽车发生爆炸起火。因此，车用动力电池散热技术对于电动汽车的安全稳定行驶显得非常重要。本文针对锂电池组散热结构和性能优化主要展开以下研究： （1）阐述了锂离子电池的结构和工作原理，根据混合脉冲功率特性法测得不同温度及SOC下的电池内阻值。建立了锂离子电池的生热模型，并分析了电池单体以不同倍率放电下的温度场分布。通过实验探究了单体电池在0.5C、1C、2C放电倍率下的温升变化，与仿真结果对比验证了电池生热模型的正确性。 （2）建立了基于冷却板散热的电池组液冷系统仿真模型，采用单因素变量分析方法研究了冷却管径、冷却板厚度和冷却管道间距对电池组散热性能的影响。基于单因素仿真分析结果，以电池模组的最高温度和温差为综合评价指标，通过正交试验的方法对冷却板进行优化设计。 （3）基于冷却板优化设计结果，探究了冷却介质、冷却液流速、冷却液入口温度对电池模组液冷系统散热性能的影响，并搭建了锂电池组液冷散热系统实验台，通过实验对电池组换热性能进一步分析，验证了基于Fluent仿真分析的可靠性。 （4）针对电池在高温下放电工况，较低的冷却液温度可以有效地控制电池最高温度，但造成电池间温差过大。因此，采用逐级冷却方式，并分析了不同降温斜率对电池模组液冷系统散热性能的影响。为了进一步改善电池模组在高温工况下的温控效果，采用响应面分析方法研究液冷散热影响因素及其交互作用对电池组温度分布的影响，综合分析后得到电池组温度分布最优的因素水平。相同条件下，通过Fluent仿真对比验证了响应面优化效果的可行性。 开展基于冷却板散热的锂电池组冷却结构优化设计及性能分析研究，有助于提高电池热管理系统的散热性能，本文研究方法可以为电池散热系统的设计提供理论参考和技术指导。 |
| 作者： | 汤其明 |
| 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： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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