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锂离子电池组液体冷却及复合PCM冷却性能研究
| 论文题名： | 锂离子电池组液体冷却及复合PCM冷却性能研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池;热管理;液体冷却;相变材料;膨胀石墨 |
| 摘要： | 动力电池是新能源电动汽车重要部件，其性能优劣直接决定着电动汽车的续航里程。锂离子电池目前已经成为各大车企所广泛采用的动力电池。然而锂离子电池也面临着许多安全问题，其中如何实现锂离子电池的温度控制成为当下的研究重点。 本文首先采用仿真的方法研究了不同放电倍率下单体电池的放电特性，模拟了不同的对流换热系数对电池冷却效果的影响及电池短路现象。得出了温度、电压等参数的变化规律。随后，基于电池高温问题建立了锂离子电池组液冷系统，分别探究了双层冷却通道交错和对称布置方式下电池组冷却性能。结果表明，交错布置方式下电池组冷却效果更佳。此外，在交错冷却通道布置结构基础上，对比了冷却液逆向和同向流动方式下电池组冷却性能，结果表明，逆向流动方式下电池组冷却效果更优。基于交错冷却通道布置、逆向流动的方式，研究了1C、2C、3C放电倍率下冷却液流速变化对电池组冷却效果的影响。结果表明，综合考虑冷却效果和经济性，冷却液流速为0.04m/s-0.06m/s时即可获得理想的冷却效果。在环境温度、冷却液流速和放电倍率分别为25℃、0.01m/s和3C的工况下，根据冷却液入口温度对电池组冷却效果的影响结果可得出:当冷却液入口温度与环境温度相同时，电池组冷却效果最好。 本文提出了液冷/相变材料耦合冷却系统，重点研究了1C、2C、3C、4C放电时复合PCM中膨胀石墨比例变化对电池组冷却效果的影响。结果表明，不同放电倍率下，最高温度、温差及液相率均随膨胀石墨比例增加而升高;膨胀石墨比例一定时，最高温度、温差及液相率随着放电倍率增加而升高。在环境温度、冷却液流速和放电倍率分别为38℃、0.01m/s和4C的工况下，对比分析了液冷、液冷/相变耦合冷却方式下电池组热管理性能。结果表明，液冷/相变耦合冷却方式表现出更佳的冷却效果。 |
| 作者： | 杨瑞 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 杨立军;刘学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北电力大学(北京) |
| 学位年度： | 2022 |
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