基于平板热管的动力电池热管理结构设计与热分析
发布时间：2022-02-10 03:44
动力锂电池由于其功率和能量密度高,自放电率较低,循环寿命长,无记忆效应等显著优点而被汽车制造商青睐。而电池在实际使用过程中尤其是高倍率放电条件下会产生大量的热,因此需要有效的电池热管理系统来保障电池组的性能和安全性。本文提出了一种基于热管的电池散热系统,该系统主要用热管散热,同时辅以风冷或者液冷方式。通过实验和仿真手段对高倍率放电时锂离子电池组的温度特性进行研究,通过实验分析了单块电池正反面温度对称性以及电池表面温度特性,以此为基础建立电池产热模型,计算不同放电倍率下电池的生热量,模拟电池的发热情况。由此可得:单块电池正反面对称点温度差均在0.2℃以下,放电倍率越高,电池温升速率和电池组间温度差越大;模拟结果与实验结果吻合度较高,验证了电池产热模型的可靠性。在实验的基础上,建立了平板热管与翅片相结合的三维模型,完成对翅片结构的优化,对比了不同热管理方式（自然对流、铝板冷却、平板热管冷却）的散热效果,分析了对流换热系数和环境温度的影响。此外,还将冷板应用到平板热管的冷凝端,研究了不同冷却流道数量、冷却液流量和冷却流道宽度的影响。与翅片结合的模拟结果表明:在不同放电倍率下,与自然对流和铝板...
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?２０１８年上半年电动汽车事故原因及数量分布??
管散热原理及特点??是一种高导热元件，结构紧凑且重量轻，很好地利用了相变特点和热传导的原理，能够快速有效地把热量从热源处传递热器制造行业内广泛应用，通常不单独使用，需要和其他冷、液冷等相结合。??热管沿长度方向分为三个主要部分：蒸发段，绝热段和冷凝管的工作原理［５１】，其传热过程可以分为四个阶段：（１）液体源处的热量而汽化；（２）在压差作用下蒸汽流向冷凝端；（３）放热；（４）冷凝液在毛细作用力下回流至蒸发端继续汽化。，工质吸收热量后会迅速蒸发甚至沸腾，启动比较迅速，而大，在相变过程中可以传递更多的热量，因此热管的传热能体大很多。从图中可以看出，沿径向方向，热管也有三个主液芯和蒸发腔。??
设备和实验段。其中多通道电池测试仪（ＢＴＳ－６０Ｖ１００Ａ）用来控制电池模块的充电和??放电，数据采集系统由数据采集仪和电脑组成用来记录实验中的数据，系统示意??图如图２－１所示。实验段所用电池由天津力神生产制造，尺寸为Ｌ７０ｍｍＸＷ２７ｍｍ??ＸＨｌＯＯｍｍ，本文所用电池均为同一批次生产，电池规格参数如表２－１所示。使用Ｔ??型（铜／康铜）热电偶来测量电池温度变化，因为Ｔ型热电偶稳定性好、灵敏度高、??测量温度范围广，热电偶标定后测量误差均小于±０．１５°Ｃ。图２－２为实验所用电池??组实物图（包括５块电池，编号１－５），串联使用，电池与电池之间紧密贴合，接触??间隙涂有导热硅脂，可以有效减小接触面之间的接触热阻。电池组放置于有机玻??璃盒中，盒子外部采用保温隔热棉。图２－３是在电池表面布置的５个热电偶分布情况，??每块电池正反面对称布置５个热电偶。??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]方形锂离子电池热失控情况下的热管理研究[J]. 李文元,方林. 船电技术. 2019(03)
[2]新能源汽车市场需求分析[J]. 赵丽莹,董洁,李可心,刘佳,史宪睿. 经济师. 2019(02)
[3]车用锂离子动力电池系统的安全性[J]. 何向明,冯旭宁,欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[4]电动汽车动力电池组热管理系统研究[J]. 杨国胜. 科技创新导报. 2015(04)
[5]基于热管技术的锂离子动力电池热管理系统研究进展[J]. 洪思慧,张新强,汪双凤,张正国. 化工进展. 2014(11)
[6]平板微热管阵列应用于锂电池组的散热特性[J]. 王颖盈,刁彦华,赵耀华,王林成. 电源技术. 2014(08)
[7]车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望[J]. 张剑波,吴彬,李哲. 集成技术. 2014(01)
[8]热管等效导热系数的数值模拟[J]. 廖火生,刘小康,缪利梅. 半导体光电. 2013(05)
[9]石蜡基相变材料导热性和液相渗漏研究进展[J]. 管学茂,孙倩,朱建平,刘泽华. 化工新型材料. 2013(01)
[10]中国新能源汽车政策盘点[J]. 陈柳钦. 汽车工业研究. 2012(03)
硕士论文
[1]锂电池组复合相变材料热管理技术研究[D]. 李一.北京交通大学 2018
[2]基于液冷的纯电动汽车锂电池热管理研究[D]. 薛超坦.吉林大学 2017
[3]电动汽车用锂离子电池组风冷—热管复合式散热性能研究[D]. 彭波.南京师范大学 2017
[4]动力电池热管式散热系统研究[D]. 李辉.吉林大学 2016
[5]微小平板型环路热管在电动汽车电池散热中的应用基础研究[D]. 张维.华南理工大学 2013
[6]电动汽车锂离子电池组无机超导热管散热性能研究[D]. 胡小峰.湖南大学 2012
[7]动力电池热管式散热器的数值模拟分析[D]. 曹姿娟.浙江大学 2012
[8]微型纯电动汽车电池管理系统的设计[D]. 李娜.南京航空航天大学 2010
本文编号：3618186
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?２０１８年上半年电动汽车事故原因及数量分布??
管散热原理及特点??是一种高导热元件，结构紧凑且重量轻，很好地利用了相变特点和热传导的原理，能够快速有效地把热量从热源处传递热器制造行业内广泛应用，通常不单独使用，需要和其他冷、液冷等相结合。??热管沿长度方向分为三个主要部分：蒸发段，绝热段和冷凝管的工作原理［５１】，其传热过程可以分为四个阶段：（１）液体源处的热量而汽化；（２）在压差作用下蒸汽流向冷凝端；（３）放热；（４）冷凝液在毛细作用力下回流至蒸发端继续汽化。，工质吸收热量后会迅速蒸发甚至沸腾，启动比较迅速，而大，在相变过程中可以传递更多的热量，因此热管的传热能体大很多。从图中可以看出，沿径向方向，热管也有三个主液芯和蒸发腔。??
设备和实验段。其中多通道电池测试仪（ＢＴＳ－６０Ｖ１００Ａ）用来控制电池模块的充电和??放电，数据采集系统由数据采集仪和电脑组成用来记录实验中的数据，系统示意??图如图２－１所示。实验段所用电池由天津力神生产制造，尺寸为Ｌ７０ｍｍＸＷ２７ｍｍ??ＸＨｌＯＯｍｍ，本文所用电池均为同一批次生产，电池规格参数如表２－１所示。使用Ｔ??型（铜／康铜）热电偶来测量电池温度变化，因为Ｔ型热电偶稳定性好、灵敏度高、??测量温度范围广，热电偶标定后测量误差均小于±０．１５°Ｃ。图２－２为实验所用电池??组实物图（包括５块电池，编号１－５），串联使用，电池与电池之间紧密贴合，接触??间隙涂有导热硅脂，可以有效减小接触面之间的接触热阻。电池组放置于有机玻??璃盒中，盒子外部采用保温隔热棉。图２－３是在电池表面布置的５个热电偶分布情况，??每块电池正反面对称布置５个热电偶。??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]方形锂离子电池热失控情况下的热管理研究[J]. 李文元,方林. 船电技术. 2019(03)
[2]新能源汽车市场需求分析[J]. 赵丽莹,董洁,李可心,刘佳,史宪睿. 经济师. 2019(02)
[3]车用锂离子动力电池系统的安全性[J]. 何向明,冯旭宁,欧阳明高. 科技导报. 2016(06)
[4]电动汽车动力电池组热管理系统研究[J]. 杨国胜. 科技创新导报. 2015(04)
[5]基于热管技术的锂离子动力电池热管理系统研究进展[J]. 洪思慧,张新强,汪双凤,张正国. 化工进展. 2014(11)
[6]平板微热管阵列应用于锂电池组的散热特性[J]. 王颖盈,刁彦华,赵耀华,王林成. 电源技术. 2014(08)
[7]车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望[J]. 张剑波,吴彬,李哲. 集成技术. 2014(01)
[8]热管等效导热系数的数值模拟[J]. 廖火生,刘小康,缪利梅. 半导体光电. 2013(05)
[9]石蜡基相变材料导热性和液相渗漏研究进展[J]. 管学茂,孙倩,朱建平,刘泽华. 化工新型材料. 2013(01)
[10]中国新能源汽车政策盘点[J]. 陈柳钦. 汽车工业研究. 2012(03)
硕士论文
[1]锂电池组复合相变材料热管理技术研究[D]. 李一.北京交通大学 2018
[2]基于液冷的纯电动汽车锂电池热管理研究[D]. 薛超坦.吉林大学 2017
[3]电动汽车用锂离子电池组风冷—热管复合式散热性能研究[D]. 彭波.南京师范大学 2017
[4]动力电池热管式散热系统研究[D]. 李辉.吉林大学 2016
[5]微小平板型环路热管在电动汽车电池散热中的应用基础研究[D]. 张维.华南理工大学 2013
[6]电动汽车锂离子电池组无机超导热管散热性能研究[D]. 胡小峰.湖南大学 2012
[7]动力电池热管式散热器的数值模拟分析[D]. 曹姿娟.浙江大学 2012
[8]微型纯电动汽车电池管理系统的设计[D]. 李娜.南京航空航天大学 2010
本文编号：3618186
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