原文传递
电动汽车锂离子电池模组液冷散热设计与优化研究
| 论文题名： | 电动汽车锂离子电池模组液冷散热设计与优化研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池模组;液冷散热;优化设计 |
| 摘要： | 锂离子电池作为电动汽车最主要的动力来源，其性能直接决定了电动汽车的的动力性与安全性。锂离子电池以电池包形式存在于电动汽车内部，其在工作的过程中会不断放出热量，这些热量如果不能及时排出，容易导致电池包出现温度过高、温差过大等问题，严重时甚至会引发电动汽车的爆炸起火事故。因此，能够有效控制电池温度的热管理系统对电动汽车的安全、有效使用具有重大意义。本文以电池模组作为研究对象，通过仿真模拟与数值分析等手段，对电池模组的液冷散热特性进行研究，主要研究内容如下： 首先，阐述了锂离子电池内部的基本结构与反应原理，通过对电池生热机理与传热特性的分析，建立了单体锂离子电池三维热模型并计算得到了电池内核的热物性参数。 其次，对所研究的30AhNCM三元锂离子电池进行了热特性试验。获取锂离子电池在不同条件下的内阻值与熵热系数值，结合电池的生热速率模型计算得到了电池在放电时生热速率随时间和温度变化的函数关系式。通过Fluent仿真模拟了电池在不同放电倍率下的温升情况，并与温升试验采集到的数据进行对比，验证了热模型的准确性。 然后，基于所建的单体锂离子电池三维热模型，建立了电池模组的液冷散热模型，并结合常见的蛇形流道与并行流道特点提出了两种新的流道结构，基于流体力学中质量、动量和能量守恒三个基本方程，通过Fluent软件仿真对比了这几种结构下电池模组在散热效果与进出口压差等方面的表现，并确定了最佳流道结构。从进出口位置、冷却液流量、冷却液初始温度、流道结构参数等方面对模组的散热特性进行了研究。 最后，以流道结构参数作为优化对象，将模组最高温度与模组最大温差作为评价指标，结合响应面优化法设计了多组试验方案并对仿真结果进行方差分析得到了最优流道结构参数。通过仿真验证了优化模型的准确性与可靠性，优化后电池模组的最大温差下降了10%。 |
| 作者： | 竺玉强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 栗欢欢 |
| 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 |
检索历史
应用推荐
