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车用锂离子电池包结构参数优化及冷却方式改进
| 论文题名： | 车用锂离子电池包结构参数优化及冷却方式改进 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池包;参数优化;冷却技术 |
| 摘要： | 电动汽车取代传统燃油车，是推动“双碳”战略计划、实现“绿色出行”的必然趋势。电池包作为电动汽车核心供能部件，温度对汽车的行驶有重大影响。本文建立完整电池包模型，针对提升电池包冷却效果进行了以下几方面的研究： （1）根据锂离子电池生热特性构建锂电池生热速率模型，接着阐述了场协同理论，为后续制定液冷板评判标准：流量均匀性和摩擦阻力系数奠定理论基础。 （2）基于单体电池内阻试验测试电池在不同工况下的内阻，结合生热速率模型将内阻拟合得到数学模型。建立单体电池模型，通过Fluent进行数值模拟计算，将不同放电倍率下仿真得到的结果与温升试验作对比，模型准确性较高。 （3）利用ADVISOR仿真平台搭建电动车整车模型，分析电池在两种动态循环工况下的放电规律，发现电池的极限放电倍率为2C。 （4）建立包含电池模组、端板和导热垫等结构的完整电池包模型，首先使用强制空气冷却方式进行仿真，得出风冷散热效果较差。再基于传统串、并联方式的冷管设计建立两种新型流道，通过电池热性能评价和流道场协同性能评价，择优选出最好的流道设计方式。 （5）基于最优流道设计，探究管道形状改变，对电池包散热性能的影响，最后选择方形流道结构。再以此冷板电池包为模型，研究不同冷却液进口流速、进口温度和导热垫厚度对电池包温度特性的影响规律。 （6）为进一步优化冷板结构，以流道结构参数和导热垫厚度为试验因素，电池包的最高温度、最大温差和摩擦阻力系数为评价指标，采用响应面优化法，得出最优的流道结构方案。根据冷却液流速对温度的影响，提出一种升温增速的方法，分析不同增速斜率对冷却性能的影响，结果发现当增速斜率为0.1(m·s-1)/2℃时，电池包既能快速冷却又能减少放电初期不必要的冷却能耗。最后将电池包液冷与风冷方式相结合，该方案下最大温升下降13.4%，最大温差下降19.1%，为今后电池包散热结构设计提供一定参考依据。 |
| 作者： | 王建岭 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 朱茂桃 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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