環(huán)境污染與能源緊缺兩大問題日益嚴(yán)重,以電動汽車為代表的新能源汽車應(yīng)運而發(fā)展。應(yīng)用最為廣泛的鋰離子電池作為電動汽車的核心部件,其能量密度在不斷提升,但是電池產(chǎn)熱量也隨之提高。鋰離子電池散熱是否充分、溫度分布是否均勻?qū)⒅苯佑绊戨姵氐难h(huán)壽命、使用效率和運行安全。相比于傳統(tǒng)的風(fēng)冷、液冷、熱管等電池冷卻方式,相變材料具有相變恒溫吸熱的特性,且不需要額外消耗泵工,對電池組具有較好的控溫和均溫效果,但由于相變材料潛熱有限,在某些惡劣工況下存在一定的局限性,因此將相變材料與諸如液冷等主動散熱方式結(jié)合的復(fù)合電池?zé)峁芾砑夹g(shù)具有重要研究意義。本文以3*5 15串18650鋰離子電池模組為研究對象,主要研究內(nèi)容是基于相變材料的電池模組散熱仿真分析與實驗驗證,優(yōu)化設(shè)計一種新型相變材料與液冷相結(jié)合的電池?zé)峁芾砝鋮s方案。在具體的研究過程中,本文在分析了鋰離子電池結(jié)構(gòu)、原理和生熱機(jī)理后,獲取了單體電池在不同環(huán)境溫度和SOC值下的生熱速率,在分析了相變材料在電池?zé)峁芾響?yīng)用上的選型要求后,選擇和制備了石蠟-膨脹石墨復(fù)合相變材料,并根據(jù)散熱要求估算了相變材料用量。根據(jù)理論分析探究鋰離子電池相變冷卻數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用Fluen... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

新能源汽車月度銷量統(tǒng)計[1]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論3圖1.2某電動汽車在高速公路發(fā)生自燃[5]為了獲得穩(wěn)定和高效的電池性能，電池組的熱管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足以下兩點要求：一是電池工作在合適的溫度范圍，避免因溫度過低或過高導(dǎo)致電池性能降低；二是單體電池之間有較小平均溫差，從而確保電池性能的一致性提升循環(huán)使用壽命。一般說來，要求車用動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)將電池的工作溫度控制在25~40℃以內(nèi)，電池間的溫差控制在5℃以下[7]。因此開展對電動汽車鋰離子動力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的研究具有重要的意義。1.2鋰離子電池?zé)峁芾砝鋮s技術(shù)研究進(jìn)展由于電動汽車的使用條件復(fù)雜，若動力電池長期處于大電流充放電的濫用狀態(tài)，以及所處環(huán)境溫度較高時，鋰離子電池的溫度都將急劇上升[8]。目前行之有效的電池?zé)峁芾砝鋮s方式主要有以空氣為介質(zhì)的冷卻方式、以液體為介質(zhì)的冷卻方式、基于熱管技術(shù)的方式以及基于相變材料換熱的冷卻方式[9]。1.2.1空氣冷卻熱管理空氣冷卻使用空氣作為冷卻介質(zhì)，通過空氣與電池表面形成自然對流或強(qiáng)制對流來降低電池的溫度。空氣冷卻是當(dāng)前電動汽車常用的冷卻方法，它由于結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，維護(hù)方便而被廣泛使用。由于自然對流冷卻效率低，因此目前大多數(shù)風(fēng)冷都是通過風(fēng)扇或者汽車行進(jìn)時產(chǎn)生的迎風(fēng)形成空氣和電池之間的強(qiáng)制對流來對電池組進(jìn)行冷卻。而根據(jù)通風(fēng)方式的不同，空冷又可以分為串行式和

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論4并行式通風(fēng)兩種，如圖1.3所示。圖1.3空氣冷卻結(jié)構(gòu)示意圖在串行通風(fēng)時，空氣從進(jìn)入電池組的過程中，不斷吸收電池的熱量，導(dǎo)致溫度逐漸升高，從而對電池的冷卻效果逐漸降低。因此，造成了空氣入口端電池溫度較低，空氣出口端電池溫度較高，電池組溫度均勻性較差。而在并行通風(fēng)中，空氣以接近相同的速度更均勻地流過每個電池，較為均勻的吸收電池表面的熱量，從而減小了電池之間的溫度差。因此，使用并行式通風(fēng)的風(fēng)冷電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)應(yīng)用更為廣泛。FanHe和LinMa等[10]通過研究風(fēng)扇對電池進(jìn)行強(qiáng)制對流換熱的散熱效果，結(jié)果表明強(qiáng)制空氣冷卻能有效降低電池組溫度，并采用并行式通風(fēng)可顯著提高電池組內(nèi)部溫度分布均勻性。NaixingYang等[11]針對圓柱形的鋰離子電池組設(shè)計了一個強(qiáng)制風(fēng)冷熱管理系統(tǒng)，研究了在特定風(fēng)速下不同電池排列方式對電池組散熱效果的影響。研究表明，叉排式的電池排列比順排式具有更好的散熱效果。1.2.2液體冷卻熱管理當(dāng)空氣冷卻技術(shù)存在局限性時，液體冷卻技術(shù)便得到了進(jìn)一步發(fā)展。液體冷卻方法利用液體介質(zhì)的對流傳熱的作用來帶走電池在工作過程中產(chǎn)生的熱量。液體冷卻和空氣冷卻都是采用對流傳熱的方式將電池組的熱量通過冷卻介質(zhì)帶走，但與空冷相比，液體介質(zhì)比空氣有更高的傳熱系數(shù)。根據(jù)液體介質(zhì)是否與電池直接接觸，液體冷卻方法可分為直接接觸和間接接觸兩種方式，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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