圆柱形锂离子动力电池模组液冷结构优化设计

发布时间：2024-07-02 00:59

　　锂离子电池因在安全性、比能量、比功率和循环寿命等方面的不断提升,已成为电动汽车主要的动力来源。然而,为确保锂离子电池的安全性和理想的操作性能,电池的温度和局部温差必须维持在合适的范围内。因此,一款高效的电池热管理系统是必不可少的。本文为某纯电动汽车设计了一款紧凑的圆柱形锂离子电池模组,并提出基于微小通道波形扁管的液冷方案。电池模组由8个串联的电池模块构成,每个电池模块容纳30颗并联的18650锂离子电池。电池模块嵌入一根铝制波形扁管,作为电池的隔离和固定装置,扁管两侧面与两排电池的圆柱面紧密接触。波形扁管的轮廓呈波状,且曲率半径与电池外壳一致,以保证与圆柱电池具有可靠的热接触。波形扁管两端设有进出口,在工作状态下,冷却液从进口流入扁管,随后分流到平行通道中。基于电池各项物性参数和电池生热模型,对所述电池模组的散热性能进行了三维瞬态模拟,对热管理结构参数和运行工况进行仿真优化。通过改变波形扁管的接触角、通道数和质量流量等对电池模组散热性能影响较大的参数,对电池模组进行了数值优化。增大波形扁管的接触角和质量流量可以提升液冷结构的散热效率并改善电池组温度分布均匀性。但是,通过不断增加相同大小...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 电池热管理技术研究现状
        1.2.1 风冷技术研究现状
        1.2.2 液冷技术研究现状
        1.2.3 相变材料冷却技术研究现状
        1.2.4 其他冷却技术研究现状
        1.2.5 总结
    1.3 本文研究对象及主要内容
第二章 圆柱形锂离子电池模组及液冷结构设计
    2.1 圆柱形锂离子电池的结构和反应机理
        2.1.1 圆柱形锂离子电池的内部结构
        2.1.2 锂离子电池的反应机理
    2.2 锂离子电池的生热机理和散热特性
        2.2.1 常规工况下锂离子电池生热模型
        2.2.2 散热特性
    2.3 圆柱电池模组设计
    2.4 液冷结构设计
    2.5 本章小结
第三章 圆柱电池模组液冷仿真模型
    3.1 热、电性能参数获取
        3.1.1 电池热物性参数
        3.1.2 电池电性能参数
        3.1.3 波形扁管和冷却液的热物性参数
    3.2 仿真模型
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 网格模型
        3.2.3 流动和传热模型
        3.2.4 边界条件及模型计算条件设定
    3.3 本章小结
第四章 圆柱电池模组液冷系统仿真
    4.1 仿真工况设定及优化参数选取
    4.2 接触角的影响
    4.3 通道数的影响
    4.4 质量流量的影响
    4.5 短时超高倍率放电的影响
    4.6 本章小结
第五章 液冷系统仿真结果验证及优化策略
    5.1 实验验证
    5.2 优化策略及优化结果
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3999450