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混合动力车用锂电池组液体冷却散热机理研究
| 论文题名： | 混合动力车用锂电池组液体冷却散热机理研究 |
| 关键词： | 混合动力电动汽车;锂离子电池;温度场;液体冷却;散热机理 |
| 摘要： | 混合动力汽车(HEV)在节能、减排方面起着重要的作用，成为当前研究的热点。然而电池的性能直接影响到HEV的燃油经济性、纯电动状态下的续驶里程、加速性能、安全性等。 由于锂离子电池在使用时产生大量的热量，如果没有有效的散热措施，将会导致电池温度升高以及电池之间的温度不均匀，最终影响电池的使用性能。本文通过使用间接液体冷却方式，运用COMSOL软件对锂电池散热器的温度场和流场进行数值模拟，通过分析能有效降低电池组的最高温度同时减小电池单体间的内外温差，从而满足最佳的电池运行条件。 本文以湖南大学“985工程”三期项目和江苏省重点实验室开放基金项目[QK09003]为依托，采用液体冷却方法对电池组进行了散热研究。论文的主要研究工作和创新之处如下: (1)基于传热学的基本原理建立了锂离子电池的三维散热数学模型，采用电化学和传热学耦合对电池进行建模，分析了单体电池在不同倍率、不同环境条件下放电温度分布，及电池的发热量，1C时的发热量约为10000W/m3，3C时的发热量约为53000W/m3，5C时的发热量约为115000W/m3。 (2)采用COMSOL软件对液体冷却散热器冷板的流动和传热进行了数值计算，分析了流道结构对电池模块最高温度和温差的影响。仿真结果表明，冷板侧面双通道入口结构流道具有较好的散热性能，电池组在3C放电时电池最高温度为32.08℃，单体内外温差为3.83℃。 (3)对电池组在1C、3C、5C放电条件下进行了温度场分析，讨论了不同冷却液流量及冷却液入口温度对电池组温升热性的影响。结果表明:采用液体冷却能有效的降低电池组温度，电池之间的温度差也在1℃以内。但在大倍率放电时，单体电池内外温差比较大，在流量较小时达到了7.22℃;然而在不同工况下通过改变入口质量流量和优化设计，可以将单体电池内外温度差减小到4.15℃，使电池工作在合理的温度范围内。 |
| 作者： | 张上安 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 邓元望 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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