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锂电池组微通道散热结构设计与性能研究
| 论文题名： | 锂电池组微通道散热结构设计与性能研究 |
| 关键词： | 纯电动汽车;锂电池;微通道;液体冷却;动态工况 |
| 摘要： | 近年来，环境污染严重、自燃能源枯竭等社会性问题越来越突出，传统燃油汽车正逐步被零油耗、无污染、噪声小的新能源纯电动汽车所替代。锂电池因高能量密度、高安全特性、长循环寿命等优点常被用作新能源汽车动力电池。然而当其处于充放电状态时，内部产热量增多，电池温度急剧上升，超出安全工作范围将会影响电池的使用寿命和容量，严重时产生热失控等现象。研究表明，锂电池工作状态时最佳温度范围是20℃～40℃，电池组最大温差在10℃之内。因此，设计有效的电池热管理散热系统是十分必要的。本文的研究内容主要包括以下几个方向： （1）对锂离子电池的结构、工作原理进行了总结，指出了热失控的原因，并对锂离子电池内部的生热机理以及传热特性进行了概述。 （2）对单体锂电池的生热特性进行了仿真研究，并进行了验证，误差在1℃以内。同时对电池组微通道液冷板散热结构进行探究，通过改变Re、冷却液入口温度、微通道流道的截面长宽比以及冷却液进出口位置等方面因素对液冷板进行了仿真分析与优化。 （3）利用Matlab/Advisor仿真平台搭建纯电动汽车动态模型，得到汽车在四种典型工况下极限电流大小数值，发现四种工况下电流大小均小于电池组2C倍率放电电流，为电池包热管理系统的液冷散热仿真提供了数值基础。 （4）采用动态工况下极限放电倍率对电池组液冷系统进行了研究，液冷板采用单进单出的S型结构，通过改变冷却液的入口流速、冷却液温度、换热介质的种类对电池组的最高温度以及最大温差的进行分析发现：采用2C倍率放电进行电池组生热仿真，放电结束时电池组最高温度接近60℃，进行引入单进单出的微通道液冷板散热系统对电池包进行仿真分析，通过数值模拟可得出，在环境温度为25℃，入口流速为0.09m/s时，采用该液冷散热系统时，电池组最高温度不超过40℃，放电结束时，电池组最大温差为7.25℃，处于10℃的安全工作范围内。 |
| 作者： | 劳玉玲 |
| 专业： | 工程热物理 |
| 导师： | 王雅博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津商业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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