车用锂电池组液冷散热结构设计及性能优化研究

发布时间：2021-05-06 23:31

　　动力电池作为电动汽车主要的动力储能装置,在车辆运行过程中,动力电池持续以大倍率放电可造成电池包内热量积聚。当电池组工作温度过高时,其循环使用寿命和容量等急剧下降,从而影响电动汽车的稳定性能,严重时甚至会导致电动汽车发生爆炸起火。因此,车用动力电池散热技术对于电动汽车的安全稳定行驶显得非常重要。本文针对锂电池组散热结构和性能优化主要展开以下研究:（1）阐述了锂离子电池的结构和工作原理,根据混合脉冲功率特性法测得不同温度及SOC下的电池内阻值。建立了锂离子电池的生热模型,并分析了电池单体以不同倍率放电下的温度场分布。通过实验探究了单体电池在0.5C、1C、2C放电倍率下的温升变化,与仿真结果对比验证了电池生热模型的正确性。（2）建立了基于冷却板散热的电池组液冷系统仿真模型,采用单因素变量分析方法研究了冷却管径、冷却板厚度和冷却管道间距对电池组散热性能的影响。基于单因素仿真分析结果,以电池模组的最高温度和温差为综合评价指标,通过正交试验的方法对冷却板进行优化设计。（3）基于冷却板优化设计结果,探究了冷却介质、冷却液流速、冷却液入口温度对电池模组液冷系统散热性能的影响,并搭建了锂电池组液冷散热... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：72 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 动力电池的发展及热管理系统研究现状
        1.2.1 车用动力电池概述
        1.2.2 动力电池热管理研究现状
    1.3 本课题主要研究内容
第二章 锂离子电池热模型的建立及验证
    2.1 锂离子电池的结构及工作原理
        2.1.1 锂电池的结构
        2.1.2 锂离子电池的工作原理
    2.2 单体电池热模型的建立
        2.2.1 电池热模型的构建
        2.2.2 锂离子电池导热微分方程
        2.2.3 电池热物性参数的获取
        2.2.4 电池生热速率的确定
    2.3 单体电池温度场仿真分析
    2.4 单体电池热模型的试验验证
        2.4.1 实验平台搭建
        2.4.2 实验结果对比分析
    2.5 本章小结
第三章 锂电池组液冷结构的优化设计
    3.1 冷却板的散热模型及网格划分
        3.1.1 冷却板的几何模型
        3.1.2 冷却板网格划分及边界条件设置
    3.2 冷却板结构单因素仿真分析
        3.2.1 冷却管径对液冷电池组散热性能的影响
        3.2.2 冷却板厚度对液冷电池组散热性能的影响
        3.2.3 冷却管道间距对液冷电池组散热性能的影响
    3.3 冷却板结构优化设计
        3.3.1 正交试验设计
        3.3.2 正交试验结果分析
        3.3.3 基于综合平衡法的冷却板结构参数优选
    3.4 本章小结
第四章 锂电池组散热影响因素分析及实验研究
    4.1 液体冷却理论研究
    4.2 不同冷却因素对锂电池组散热性能影响分析
        4.2.1 冷却介质对电池组散热性能的影响
        4.2.2 冷却液流速对电池组散热性能的影响
        4.2.3 冷却液入口温度对电池组散热性能的影响
    4.3 电池组液冷方式的实验研究
        4.3.1 实验对象及实验设备
        4.3.2 电池组液冷散热性能实验验证
    4.4 本章小结
第五章 锂电池组液冷散热性能优化研究
    5.1 变温逐级冷却散热性能分析
    5.2 响应面优化设计
        5.2.1 Box-Behnken试验方案设计
        5.2.2 响应面模型的建立
        5.2.3 响应面结果分析
    5.3 响应面优化效果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间的科研成果



本文编号：3172812