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基于微通道液冷的车用锂离子动力电池系统散热特性研究
| 论文题名： | 基于微通道液冷的车用锂离子动力电池系统散热特性研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子动力电池;微通道液冷技术;散热特性 |
| 摘要： | 大力发展新能源汽车既可以节能减排，又可以促进我国汽车工业的二次发展，我国政府对以纯电动汽车为主力车型的新能源汽车行业进行大力扶持并发布了多项补贴。锂离子电池作为电动汽车的主要电化学动力源，是新能源汽车最重要的核心技术之一，温度对动力电池的性能影响极大，需要引入高效热管理系统对电池温度进行调控。 基于此，本文采用FLoEFD软件对微通道液冷电池系统的散热特性展开研究。首先分析单体电芯的产热机理，通过COMSOL软件建立40Ah三元锂离子电池的热电耦合模型并进行不同放电倍率下的仿真模拟，然后在同等条件下对电芯进行放电测试得出温升数据，通过两者对比验证模型的准确性。搭建不同连接结构的微通道液冷电池模组的物理模型，通过FLoEFD软件对其进行热流场仿真，结果表明微通道液冷热管理系统的散热性能明显优于底部液冷系统，且并联式微通道液冷系统的性能最佳，与底部液冷热管理系统相比，在1C的放电倍率下可将模组的最高温度和最大温差分别降低1.9℃和0.94℃。 接着本文提出在微通道冷板流道内添加扰流体结构从而破坏流体边界层，实现强化换热的方案，并从扰流体布置方式和结构参数两个维度进行研究，建立正交试验进行极差分析，结果表明在3C的放电倍率下，每条流道内均匀添加5块扰流体后可以将原方案中模组的最高温度和最大温差分别下降0.75℃和0.41℃。通过分析影响趋势，得出扰流体各结构参数对强化换热性能的灵敏度，并在此基础上得出了最优的扰流体结构参数组合。 最后本文将最优的扰流体结构方案运用于微通道液冷动力电池系统中，然后对其在不同放电倍率、不同冷却液入口流量、不同冷却液入口温度和环境温度下的热均衡性能展开研究，结果表明在3C的高放电倍率下，动力电池系统的最高温度可以控制在41.66℃，且系统内电芯的平均最大温差为0.93℃，热均衡性能满足使用需求。 |
| 作者： | 杨宜 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李文超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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