电动汽车锂离子动力电池冷板式散热结构设计及性能分析

发布时间：2021-04-24 17:37

　　当今世界节约能源与保护环境的重要性引起工业界的共鸣。电动汽车由于其在节能减排方面比传统燃油汽车具有一定的优势,已受到国内外的重视。发展电动汽车的关键因素之一就是动力电池,动力电池多种多样,但从能量密度、循环寿命、成本和能量效率等综合因素考虑,锂离子动力电池是最佳的选择。作为整车的核心部件,其化学性能和循环寿命受到温度的显著影响,温度异常会导致电池热失控。因此,研究单体电芯、电池组模块和电池包系统的产热行为,以及不同环境温度下的电池性能,从而设计合理的电池热管理系统,对于发展电动汽车影响深远。本文首先分析磷酸铁锂单体电池的工作原理、产热及传热原理,实验探究温度对电池充放电性能的影响,获取单体电池产热的理论公式,并构建单体电池的有限元热仿真模型。然后运用STAR-CCM+仿真分析得到电池单体在不同放电倍率下的温升特性,并与实验结果对比,验证单体有限元热模型的有效性。仿真对比不同环境条件下的单体电池的温度场分布,为下文冷板模型散热条件的选取提供依据。其次,研究冷板的结构参数对锂离子电池单体散热性能的影响,运用液体冷却理论、流体力学理论分析流道的转角形状（矩形转角,圆形转角）、流道的数目对冷板... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 动力电池热管理研究现状
        1.2.1 风冷式
        1.2.2 相变材料
        1.2.3 液冷式
        1.2.4 各种冷却方式的比较
    1.3 本文主要研究内容
第二章 锂离子动力电池特性
    2.1 锂离子电池的分类及组成
    2.2 锂离子电池的工作原理
    2.3 锂离子电池的产热及传热原理
    2.4 锂离子电池温升性能实验研究
        2.4.1 实验设备
        2.4.2 实验过程
        2.4.3 温度对充电性能的影响
        2.4.4 温度对放电性能的影响
    2.5 锂离子电池仿真分析
        2.5.1 单体产热量及比热容的确定
        2.5.2 单体仿真模型的建立
        2.5.3 单体仿真模型的验证
        2.5.4 单体外部不同条件温度场研究
    2.6 本章小结
第三章 锂离子电池冷板散热设计及性能分析
    3.1 流道转角对散热性能的影响
    3.2 流道数目对散热性能的影响
    3.3 流道结构参数对散热性能的影响
    3.4 本章小结
第四章 液冷式电池组模块散热性能分析
    4.1 液冷式电池组模块的仿真模型
    4.2 不同情况的电池组散热性能的对比
        4.2.1 冷却液质量流量对电池组模块散热性能的影响
        4.2.2 冷板数量对电池组模块散热性能的影响
        4.2.3 流道数量对电池组模块散热性能的影响
        4.2.4 流道不同进出口方向对电池组模块散热性能的影响
    4.3 本章小结
第五章 液冷式电池包结构设计及散热性能分析
    5.1 电池包仿真模型
    5.2 冷却液温度对电池包散热性能的影响
    5.3 冷板中流道数量对电池包散热性能的影响
    5.4 冷板中冷却液流向对电池包散热性能的影响
    5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
    A.在学期间发表的学术论文
    B.在学期间参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车动力电池热管理技术的研究与实现[J]. 李军求,吴朴恩,张承宁.  汽车工程. 2016(01)
[2]纯电动汽车电池箱的热特性[J]. 陈燕虹,吴伟静,刘宏伟,沈帅,李策园,耿焕亮.  吉林大学学报(工学版). 2014(04)

硕士论文
[1]基于电池动态特性的锂电池组冷却系统散热性能研究[D]. 胡宁.合肥工业大学 2016
[2]锂离子动力电池组液冷结构设计及散热性能分析[D]. 李存俊.合肥工业大学 2016
[3]纯电动汽车锂动力电池组温度场特性研究及热管理系统实现[D]. 李策园.吉林大学 2014
[4]混合动力车用锂电池组液体冷却散热机理研究[D]. 张上安.湖南大学 2013



本文编号：3157778