本文選題：電池成組　切入點(diǎn)：熱管理　出處：《吉林大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著能源可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求越來越高,電動(dòng)汽車已經(jīng)成為主流發(fā)展趨勢(shì)。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力能源,且對(duì)溫度的變化比較敏感。電池?zé)峥睾碗姵匕鼫囟纫恢滦允请妱?dòng)汽車使用性能、壽命和可靠性的重要保證。在動(dòng)力電池的熱特性及熱管理的研究中,為保證電池的性能,既要保證電池工作在適宜溫度,也要控制電池間的溫差在合理范圍內(nèi)。因此,電池成組換熱結(jié)構(gòu)的高效傳熱和熱管理系統(tǒng)研究越來越受到關(guān)注,并在大容量、高功率動(dòng)力電池系統(tǒng)中成為重要的技術(shù)關(guān)鍵。研究工作總結(jié)了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池成組及其熱管理的應(yīng)用技術(shù)和研究現(xiàn)狀,并在此基礎(chǔ)上對(duì)熱管理技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用進(jìn)行歸納分析。大容量、高強(qiáng)度電池組是保證電動(dòng)汽車具有足夠續(xù)航里程的基礎(chǔ),其熱管理也逐漸由傳統(tǒng)的風(fēng)冷方式發(fā)展為液體冷卻。液體流動(dòng)換熱具有較高的傳熱能力,這不僅可以解決電池高效冷卻,便于寒冷氣候條件下的預(yù)熱,還可以利用液流循環(huán)實(shí)現(xiàn)多熱力系統(tǒng)關(guān)聯(lián)集成。研究工作針對(duì)電池成組的液體熱管理方式,設(shè)計(jì)了四種典型的電池成組結(jié)構(gòu)及其換熱結(jié)構(gòu),在現(xiàn)有電池組基礎(chǔ)上盡量實(shí)現(xiàn)輕量化和高效換熱能力,保證其具有良好的電池?zé)峁芾硇�。研究工作主要圍繞電池成組及其液體換熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型建立與分析,包括物理建模、計(jì)算方法、仿真分析和分析評(píng)價(jià)等。對(duì)圓柱電池組設(shè)計(jì)了軟接觸結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)和電池組高導(dǎo)熱片圍繞非內(nèi)流型傳熱結(jié)構(gòu),對(duì)于片狀電池組設(shè)計(jì)了電池扁管束層疊結(jié)構(gòu)和片狀電池組高導(dǎo)熱片夾層非內(nèi)流型傳熱結(jié)構(gòu)。對(duì)各電池組及其換熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行CFD設(shè)計(jì)計(jì)算,研究其基本熱管理性能、溫控性和溫度一致性,以及分析不同條件下電池組的溫度場(chǎng)分布和散熱性能,并對(duì)散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)一步修改確定。通過仿真模擬電池組溫度場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明兩者吻合良好,說明所采用的模型計(jì)算方法是有效可行的。圓柱電池而言,在所設(shè)計(jì)的電池軟接觸面?zhèn)鳠釓?qiáng)化結(jié)構(gòu)的熱管理過程中,電池表面溫度熱控性能可保證中、低倍率放電時(shí)的電池?zé)峁芾砉ぷ髂芰�。非�?nèi)流型高導(dǎo)熱片傳熱結(jié)構(gòu),具有良好的輕量化特點(diǎn)和減少內(nèi)部液流程,隨著導(dǎo)熱片厚度增加,換熱能力不斷增強(qiáng);電池表面鑲套高導(dǎo)熱片套后,電池?zé)峥啬芰?huì)進(jìn)一步增強(qiáng),而且電池周邊溫均性也有所提升。研究表明,當(dāng)鑲套高導(dǎo)熱片達(dá)到一定厚度時(shí),其對(duì)溫均性影響相對(duì)減弱;在一定的冷卻液流量變化范圍內(nèi),進(jìn)一步增大流量已對(duì)電池傳熱性能影響不明顯,因此液流電池包換熱結(jié)構(gòu)熱管理具有低流量特性,可以保證較小流動(dòng)阻力;冷卻液入口溫度越低,電池組溫度降低越快,但是降低冷卻液進(jìn)口溫度將會(huì)導(dǎo)致成組電池間的溫度一致性和電池表面的溫度均勻性下降。因此,電池組入口溫度調(diào)控策略必須兼顧電池溫度一致性和溫均性,并應(yīng)與換熱結(jié)構(gòu)的傳熱速率有效配合。片狀電池而言,基本的管束層疊結(jié)構(gòu)可有效達(dá)到電池組的溫控作用。放電倍率越大,平衡時(shí)的電池表面溫度也越高,同時(shí)也易于形成較大的電池表面溫差,導(dǎo)致電池表面溫均性和電池間溫度一致性變差。通過在電池扁管束層疊結(jié)構(gòu)的電池表面貼合纏繞高導(dǎo)熱片,有效提高電池表面周邊的傳熱能力,不僅溫均性提高,而且溫度一致性也明顯上升。同樣,片狀電池成組的非內(nèi)流型高導(dǎo)熱片傳熱結(jié)構(gòu),不僅具有良好的電池包輕量化和減少內(nèi)部液流程的特點(diǎn),而且表現(xiàn)出良好的熱控性能。高導(dǎo)熱片厚度越大,電池表面的溫均性和電池間的一致性越好;冷卻液流量和入口溫度對(duì)片狀電池?zé)峥匦阅苡绊懪c前述圓柱電池成組結(jié)構(gòu)具有相近趨勢(shì)和作用特征。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(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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本文編號(hào)：1594095