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NCM锂离子动力电池组液冷系统优化设计
| 论文题名： | NCM锂离子动力电池组液冷系统优化设计 |
| 关键词： | 锂电池;新能源汽车;热管理系统;流道结构;液冷方式 |
| 摘要： | 锂离子电池以自身的高能量密度、使用循环寿命长、自放电率水平低、重量轻等诸多优势，成为新能源汽车领域的动力首选。然而电动汽车动力电池组在不同运行工况下会存在产热严重，温度分布不均和局部温度过高等问题，严重影响锂电池的一致性，进而导致电池性能的快速衰减，无法保证电动汽车的续航里程，甚至因局部电池过热引发热失控。因此研究动力电池组热管理系统，以电池组在快速充电过程中保持在安全温度范围内，稳定、可靠、高效地运行。 本文以标称容量为32Ah的三元(镍钴锰，NCM)软包动力电池作为研究对象，依据Bernardi电池产热方程及热平衡方程，建立NCM单体电池产热模型，设计并搭建电池热电特性测试平台。对快速充电过程中NCM单体模型的表面温升进行验证。基于可靠的单体电池热模型，构建1P12S电池组模型并研究不同运行工况下电池单体、电池模组的内部温度变化规律。进而总结随充电进程，电池组内部热量转移情况、最高及最低温度的位置及数值的变化规律，对电池组仿真研究中温度探针的位置及数量进行优化。 通过研究多种外部冷板结构、冷却方式、出入口位置及流体流入方向，多角度优化液冷板的配置方式，使液冷系统具备更优的冷却性能。进而研究冷却液动态参数对电池组冷却能力的影响规律，在满足电池最高温度低于40℃、最大温差低于5℃的前提下，优化不同充电倍率下的液冷系统边界条件，并依此制定液冷系统控制策略。针对典型串、并联流道的液冷性能，从温度场、速度场及压力场多角度综合研究不同流道的结构特征对液冷系统的冷却能力、管道损耗及系统功耗的影响规律。结合锂离子电池的产热及传热理论，研究液冷系统的介入影响电池组的热量分配，计算并利用冷却效率及流体功耗等参数，综合评价不同液冷结构的冷却性能及功耗表现。 |
| 作者： | 齐明山 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 吴晓刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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