本文關鍵詞：電動汽車動力電池直接接觸式液冷系統(tǒng)的研究

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【摘要】：電池是電動汽車的關鍵部件,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熱管理技術成為了研究熱點。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)值計算以及試驗測試相結合的研究方法證實了該方案的可行性。(1)通過電池單體充放電試驗對所研究的三元鋰電池進行了測試。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。在試驗測試的基礎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行了模擬。電池單體所呈現(xiàn)的溫度分布與試驗測試一致,仿真值與實測值基本吻合,所建立的熱模型可以模擬實際情況。大倍率放電時將引起高溫問題,4C放電時電池最高溫度達到58.3℃,須考慮散熱。(2)在單體熱特性和建模理論的基礎上,對電池模組的散熱進行了研究。自然冷卻時模組最高溫度超過70℃,局部熱失控,存在嚴重安全隱患。進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℃。對冷卻結構進行改進,采用3進1出的流體通道,并設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,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℃,將其確立為試驗測試的箱體結構。(3)以改進后的流道結構為基礎綜合固定和密封等問題完成了電池箱體的設計與加工。完成了諸如油泵、散熱器、過濾器等元件參數(shù)計算與選型,搭建了模組液冷試驗平臺,對電池箱體直接接觸液冷效果進行了試驗測試。變壓器油可作為電池組液冷方案的優(yōu)良冷卻介質(zhì),在試驗測試中各工況下各測點溫度變化情況基本一致,溫度均勻性良好,但在溫升值上試驗值略高于仿真值。改進原有模型的邊界條件使之與試驗相符,仿真值和試驗值可以較好地吻合,所建立的電池模組散熱模型能近似模擬實際情況。加入小型風扇的方法驗證了溫度不可控的問題的同時也說明了采取主動散熱手段對于散熱效果進一步改善的可行性。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72

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本文編號：1240178