纯电动汽车锂离子电池组散热分析及优化
锂离子电池具有电压高,能量密度大,循环寿命长,自放电率低,污染少等优点,已经逐渐成为电动汽车动力电池组的优选电池。由于车辆空间有限,锂离子电池单体通过紧密排列组成电池组,为整车提供动力。在锂离子电池充放电过程中将会产生大量的热量,如果这些热量得不到及时的散失,电池组内部温度会不断升高,并且电池组温度分布会更加不均匀,从而使电池组的使用性能和安全性大大降低。为了保证动力电池组的性能使用和安全性能,必须将动力电池组的温度控制在锂离子电池的正常工作温度范围内,同时还需控制电池组温差。本文运用CFD仿真技术,分析了不同条件下...
锂离子电池具有电压高,能量密度大,循环寿命长,自放电率低,污染少等优点,已经逐渐成为电动汽车动力电池组的优选电池。由于车辆空间有限,锂离子电池单体通过紧密排列组成电池组,为整车提供动力。在锂离子电池充放电过程中将会产生大量的热量,如果这些热量得不到及时的散失,电池组内部温度会不断升高,并且电池组温度分布会更加不均匀,从而使电池组的使用性能和安全性大大降低。为了保证动力电池组的性能使用和安全性能,必须将动力电池组的温度控制在锂离子电池的正常工作温度范围内,同时还需控制电池组温差。本文运用CFD仿真技术,分析了不同条件下锂离子电池单体的温度分布,并对锂离子动力电池组的温度场进行了仿真模拟,最后提出了改善电池组温度分布的措施。
  本文分别对电池组空气冷却和液体冷却进行了散热研究。论文的主要研究工作如下:
  (1)根据锂离子电池的生热和传热机理,建立了锂离子电池的三维热效应模型,并计算出锂离子电池在不同放电倍率下的生热速率。通过仿真计算,了解了锂离子电池单体在不同放电倍率和不同环境温度下的温度场分布。
  (2)对锂离子电池组空气冷却进行仿真,研究了不同扰流板角度对电池组散热的影响,发现通过设计合适扰流板角度,能够有效的降低电池组最高温度和最大温差,改善电池组的温度分布。并且通过仿真分析,对不同放电倍率,不同通风速度对电池组散热的影响进行了研究,适当的增大通风速度,能有效改善电池组的温度分布,但随着通风速度增大,其改善电池组温度分布能量逐渐降低,甚至会增大电池组的温差,使电池组温度分布更加恶劣。
  (3)对锂离子电池组液冷进行仿真,并分析了不同液冷结构,不同冷却液流速对电池组的散热影响。结果表明:与空气冷却相比,采用液冷结构能够更加有效降低电池组温度,电池组的温差也能得到有效控制。当放电为3C,冷却液流速为0.035m/s时,电池组最高温度为32.6℃,电池组温差为5.7℃。
  (4)最后对该液冷结构的低温预热性能进行了研究,发现该液冷结构能够在不同的低温环境下对锂离子电池组进行预热;并且预热时间达到400s时,锂离子电池组的温度能够升高到20℃,极大的改善了锂离子电池在低温环境下的工作状况,扩大了纯电动汽车的使用范围。
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作者: 王志
学科专业: 车辆工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 湖南大学
导师姓名: 杨易 张华平
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: U469.72 U464.93
在线出版日期: 2017年1月3日