本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車動(dòng)力電池直接接觸式液冷系統(tǒng)的研究

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【摘要】：電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件,溫度對電池的性能和壽命有很大影響,所以近年來以控制電池工作在合理溫度范圍為目的的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)成為了研究熱點(diǎn)。其中,散熱問題是該研究的重要內(nèi)容之一。本文提出了一種直接接觸式液體冷卻方案,采用理論分析、數(shù)值計(jì)算以及試驗(yàn)測試相結(jié)合的研究方法證實(shí)了該方案的可行性。(1)通過電池單體充放電試驗(yàn)對所研究的三元鋰電池進(jìn)行了測試。主要包括不同環(huán)境溫度、不同倍率下對于電池溫升的影響,電池發(fā)熱規(guī)律,內(nèi)阻隨SOC、溫度的變化情況以及電池開路電壓隨溫度變化的敏感程度。在試驗(yàn)測試的基礎(chǔ)上基于生熱傳熱理論建立了電池單體熱模型,在1C(37A)、2C(74A)、3C(111A)、4C(148A)的恒倍率放電工況下對電池的溫度場分布進(jìn)行了模擬。電池單體所呈現(xiàn)的溫度分布與試驗(yàn)測試一致,仿真值與實(shí)測值基本吻合,所建立的熱模型可以模擬實(shí)際情況。大倍率放電時(shí)將引起高溫問題,4C放電時(shí)電池最高溫度達(dá)到58.3℃,須考慮散熱。(2)在單體熱特性和建模理論的基礎(chǔ)上,對電池模組的散熱進(jìn)行了研究。自然冷卻時(shí)模組最高溫度超過70℃,局部熱失控,存在嚴(yán)重安全隱患。進(jìn)而采用變壓器油直接接觸電池組冷卻,同樣的工況下能將模組最高溫度和單體平均溫度的最大溫差分別降低到43.1℃和6.7℃。對冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),采用3進(jìn)1出的流體通道,并設(shè)置電池固定板使變壓器油能夠直接接觸電池底面。散熱效果有明顯改進(jìn),模組最高溫度和單體平均溫度的最大溫差分別減小到34.2℃和2℃,將其確立為試驗(yàn)測試的箱體結(jié)構(gòu)。(3)以改進(jìn)后的流道結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)綜合固定和密封等問題完成了電池箱體的設(shè)計(jì)與加工。完成了諸如油泵、散熱器、過濾器等元件參數(shù)計(jì)算與選型,搭建了模組液冷試驗(yàn)平臺(tái),對電池箱體直接接觸液冷效果進(jìn)行了試驗(yàn)測試。變壓器油可作為電池組液冷方案的優(yōu)良冷卻介質(zhì),在試驗(yàn)測試中各工況下各測點(diǎn)溫度變化情況基本一致,溫度均勻性良好,但在溫升值上試驗(yàn)值略高于仿真值。改進(jìn)原有模型的邊界條件使之與試驗(yàn)相符,仿真值和試驗(yàn)值可以較好地吻合,所建立的電池模組散熱模型能近似模擬實(shí)際情況。加入小型風(fēng)扇的方法驗(yàn)證了溫度不可控的問題的同時(shí)也說明了采取主動(dòng)散熱手段對于散熱效果進(jìn)一步改善的可行性。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72

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