動力鋰電池成組技術(shù)是新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)之一,動力電池系統(tǒng)的性能決定了整車安全性、續(xù)駛里程以及使用壽命等關(guān)鍵評價指標。目前動力電池在整車應用中存在諸多安全問題,適宜的工作區(qū)間溫度是動力電池有效發(fā)揮良好性能的基本條件,因此優(yōu)化電池組散熱結(jié)構(gòu)對于提高整車安全性和性能具有重要意義。目前,車用動力電池包大多數(shù)采用單一的冷卻方式進行散熱,在電池組內(nèi)部最高溫度及最大溫差控制方面表現(xiàn)較差。本文研究重點是基于CFD的車用動力鋰電池組散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化,探索高效的多介質(zhì)耦合散熱結(jié)構(gòu)應用于電池成組設計中,從而實現(xiàn)良好的溫度管理控制。本文主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1.提出動力鋰電池單體三維非穩(wěn)態(tài)熱模型:分析動力鋰電池發(fā)熱機理和傳熱特性,建立電池熱效應模型,對不同倍率充放電條件下的鋰電池單體進行瞬態(tài)熱仿真,設計電池溫升實驗,對模型的準確性和可行性進行驗證和評價。2.構(gòu)建動力鋰電池組三維非穩(wěn)態(tài)熱模型:研究從單體動力鋰電池到電池組的熱模型的建立方法,對動力電池組原始模型進行了瞬態(tài)熱仿真分析,掌握其溫度場分布情況。3.研發(fā)基于多介質(zhì)耦合散熱結(jié)構(gòu)的動力電池組:提出兩種新型鋰電池組散熱結(jié)構(gòu),并對不同散熱條件下的溫度場進行數(shù)值模... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院深圳先進技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)

基于 CFD 的車用動力鋰電池組散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究10圖2.2 鋰電池充/放電過程示意圖[35]鋰電池在充放電過程中正極、負極反應和總反應的的電化學方程式如下[36]：正極反應：z 1 zLi Liy x yM O M O xLi xe （2.1）負極反應：nCx nxLi xe Li C （2.2）總反應：z 1 zLi nC=Liy x y x nM O M O Li C （2.3）2.2 動力鋰電池生熱機理分析鋰電池的生熱機理分析主要是通過建立電池生熱速率的數(shù)學模型，對鋰電池工作狀態(tài)下熱源產(chǎn)生原因以及生熱速率影響因素進行描述，而這正是研究鋰電池熱模型的前提和基礎(chǔ)。鋰電池在現(xiàn)實工作狀態(tài)下的生熱速率很難通過有效手段獲得準確值，因此造成電池熱模型求解困難、準確度較低，目前對電池生熱速率的估算主要分為實驗分析方法和理論計算法[37]。1. 實驗分析法通過上一節(jié)對動力鋰電池的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)和工作原理分析可知，鋰電池生熱機理可以描述為在工作狀態(tài)下電池內(nèi)部一系列的化學反應產(chǎn)生的熱量以及鋰離子在不同介質(zhì)之間遷移產(chǎn)生的內(nèi)阻熱。具體的生熱來源主要分為以下四部分[37]：反應熱rQ ，歐姆內(nèi)阻熱jQ ，極化熱pQ 、副反應熱。因此，鋰電池的實際生熱量Q的表達式為：

[42]。圖2.3 數(shù)值計算方法求解過程[42]2.3.4 CFD 技術(shù)在電池熱分析中的應用隨著計算機工業(yè)的發(fā)展，近 20 年來 CFD 技術(shù)在工程應用方面得到了越來越廣泛的應用。主要因為對于越來越復雜的流體力學工程應用方面的分析，無論是理論分析法還是實驗模擬的方法都有較大的限制，既無法通過理論計算求解，

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3223904