隨著生態(tài)環(huán)境嚴重污染與新能源的迅猛發(fā)展,新能源汽車的發(fā)展已成為一種必然趨勢,而作為汽車的動力能源,18650動力鋰離子電池憑借自身的優(yōu)點成為代替化石能源的首要選擇。然而鋰離子電池在新能源汽車中工作時常處于高倍率放電的狀態(tài),其使用性能、安全性能和壽命由于受到工作時產(chǎn)生的熱量引起的溫度升高和溫度差異的影響。與此同時頻繁發(fā)生的熱安全問題嚴重阻礙了電動汽車的發(fā)展。因此,采用數(shù)值模擬方法研究電池在具體工況下的溫度分布,設(shè)計合適的鋰離子電池組熱管理系統(tǒng),并以此為基礎(chǔ)分析優(yōu)化鋰電池組的溫度場,提高其散熱性能,對于鋰離子電池的發(fā)展和在新能源汽車上的應(yīng)用有著里程碑式的意義。本文的主要研究內(nèi)容可以概括如下:(1)分析了鋰離子電池的工作結(jié)構(gòu)、工作原理及產(chǎn)熱,基于Bernardi等的理論建立的電池生熱速率模型并以此為基礎(chǔ)確定鋰離子電池生熱功率與電池歐姆內(nèi)阻和溫熵系數(shù)有關(guān)。通過對鋰離子電池進行Peak Power測試和HPPC試驗得出歐姆內(nèi)阻和溫熵系數(shù)隨電池剩余電量SOC變化曲線。(2)研究了鋰離子電池基礎(chǔ)傳熱理論,建立鋰離子電池三維熱模型。計算獲得鋰離子電池相關(guān)熱物性參數(shù),并根據(jù)生熱速率模型,在Fluent中編寫電池單體的熱源UDF,實現(xiàn)電池仿真生熱速率的動態(tài)變化。采用計算流體動力學(xué)的方法,對自然對流下鋰離子電池單體以不同倍率放電的生熱情況進行仿真模擬。結(jié)果表明,在不同倍率放電條件下電池峰值溫度超過了電池最佳性能溫度范圍,且電池本身溫度差異較大。當電池成組應(yīng)用時,應(yīng)設(shè)計熱管理系統(tǒng)。(3)設(shè)計了一種液體冷卻方式為電池組進行熱管理,冷卻介質(zhì)為乙二醇,將冷卻液流速,電池組的放電倍率作為變量,通過流固耦合熱仿真,對溫度云圖、最高溫度、電池組和電池間的溫度差等結(jié)果進行分析,得出電池在三種不同放電倍率條件下,冷卻液體流速對電池組溫度場的影響規(guī)律。但發(fā)現(xiàn)在高倍率放電條件下散熱效果相對來說不是很好,影響熱管理系統(tǒng)散熱能力的發(fā)揮。所以需要對高放電倍率下的電池組相關(guān)指標進行優(yōu)化。(4)為使該液體冷卻散熱系統(tǒng)散熱性能達到最優(yōu)化,通過計算流體動力學(xué)與正交試驗相結(jié)合的優(yōu)化方法,對乙二醇比例;冷卻介質(zhì)溫度;對流換熱系數(shù);冷介質(zhì)流速四個因素進行優(yōu)選,揭示了四個因素對三個試驗指標的影響,綜合考量后得到最優(yōu)組合。
【學(xué)位單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72

【參考文獻】

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1 鄧元望;張上安;鐘俊夫;王兵杰;;混合動力車用鋰電池液體冷卻散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];電源技術(shù);2015年03期

2 徐曉明;趙又群;;不同工況下電動汽車冷板液冷系統(tǒng)散熱性能試驗研究[J];汽車工程;2014年09期

3 湯依偉;賈明;程昀;張凱;張紅亮;李R

本文編號：2816559