纯电动汽车用锂离子电池液冷散热特性仿真研究
发布时间：2022-02-15 04:08
随着全球能源短缺和环境污染问题越来越严峻,加上各国政府的大力扶持,新能源汽车得到迅猛的发展。电动汽车由于具备整体构造简单、零污染排放、安静、效率高和不会使用能源等优点,被视为传统燃油汽车的最佳替代品。锂离子电池凭借自身使用寿命长、比功率高、比能量大、充电快速等优点,被广泛的运用在电动汽车上。但是动力锂电池的工作性能对温度非常敏感,若在工作时产生的热量不及时散出,不仅会影响锂电池高效工作,严重还会导致锂电池发生热失控。因此开发出合理的热管理系统,来保证锂电池高效安全运行显得尤其重要。本文首先依靠理论公式计算出锂电池的热物性参数;然后基于理想Bernardi产热理论,得到了锂电池生热速率随时间的变化关系。在自然对流条件下,使用Fluent软件对不同放电倍率下的单体电池温度场进行仿真分析。结果表明:单体锂电池最大温升随放电倍率的增大而增大,且电池最大温升开始位于电池正极,随后分布在电池中央,整个放电过程中正极温度始终高于负极。然后将液冷板应用于电池组热管理系统中,利用Fluent软件对3C放电倍率下的锂电池组液冷模组进行热特性分析。首先对比分析了并排“U”形流道和“1”形流道液冷模组的散热性...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种不同类型的风冷结构
U/Z并行通
6明显增大。An[41]等研究了沸腾液体水氟醚（Novec700）对电池液冷模组散热性的影响。实验结果表明，沸腾液体可以保持液冷板的温度分布更均匀，提高模组的散热性。国内外对液冷系统结构方面的研究也颇多。图1-3（a）为特斯拉采用的波浪管[42]冷却方式，图1-3（b）为冷却夹套[43]冷却方式，同图（a）相比，夹套式冷却方式中电池表面与冷板接触面积更大，散热效果更好。Zhao[44]等人提出了一种基于微通道液冷缸（LCC）的新型液冷装置，如图1-3（c）所示，然后通过数值模拟研究了通道数量，质量流量，流动方向和入口尺寸对液冷装置冷却性能的影响。徐晓明[45]等将液冷板应用于电池热管理系统中，分析了冷板进液量对其散热性的影响。结果表明，双进双出的液冷板的冷却效果要高于单进单出，且冷却流道不论采用何种流径，液冷模组均有一个最佳进液量使其散热性达到最佳。（a）波浪管冷却（b）夹套式冷却（c）LCC液冷装置图1-3两种不同的冷却方式在对方形电池进行液体冷却时，通常会将液冷板用于电池热管理系统中。液冷板的冷却性能受很多因素的影响，例如流动路径几何形状，通道形状，冷却板位置，通道数量和通道入口和出口的尺寸。如图1-4所示，Rao[46]等研究了圆柱形电池表面与铅块冷板接触面积对散热性能的影响，结果表明可变接触面积系统在改善电池温均性方面对恒定接触表面系统要好。如图1-5所示，Jin[47]等人将传统的直通道切开形成间断的壁整列，提出了一种新型的倾斜微通道液冷板，结果表明新型的倾斜微通道液冷板的冷却性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]相变材料和液冷耦合散热的锂电池热管理研究[J]. 姜贵文,李敬会,黄菊花,曹铭,刘明春. 电源技术. 2018(10)
[2]液冷管道对动力锂电池组温度场影响研究[J]. 安治国,丁玉章,刘奇,癿建建. 电源技术. 2018(06)
[3]基于泡沫铜/石蜡的锂电池热管理系统性能[J]. 施尚,余建祖,陈梦东,高红霞,谢永奇. 化工学报. 2017(07)
[4]锂电池相变材料/风冷综合热管理系统温升特性[J]. 施尚,余建祖,谢永奇,高红霞,李明. 北京航空航天大学学报. 2017(06)
[5]电动汽车用软包动力锂电池热-结构耦合分析[J]. 金标,张静秋,高俊国,舒雄,王文. 可再生能源. 2016(04)
[6]翅片式锂电池热管理系统散热性能的实验研究[J]. 高明,张宁,王世学,张静静,靳鹏超. 化工进展. 2016(04)
[7]汽车动力锂电池组翅片式散热性能仿真分析[J]. 王世学,张宁,高明. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(02)
[8]基于风冷模式的18650动力电池系统安全性设计研究[J]. 裴锋,符兴锋. 汽车技术. 2015(08)
[9]不同工况下电动汽车冷板液冷系统散热性能试验研究[J]. 徐晓明,赵又群. 汽车工程. 2014(09)
[10]基于泡沫铜/石蜡的动力电池散热性能研究[J]. 张国庆,张文静,张云云,张江云. 热科学与技术. 2013(01)
博士论文
[1]基于膨胀石墨基复合相变材料的动力电池热管理系统性能研究[D]. 凌子夜.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]蛇形液冷板电池热管理系统散热效果及压力损失分析[D]. 许时杰.湖南大学 2017
[2]新能源汽车锂电池热管理仿真分析[D]. 张静静.天津大学 2017
[3]风冷式动力电池热管理系统技术数值研究[D]. 张新强.华南理工大学 2016
[4]基于液冷的错列式平行流电池热管理研究[D]. 李世军.北京理工大学 2016
[5]锂离子动力电池热分析及散热优化[D]. 郭立刚.长安大学 2016
[6]车用锂离子电池冷却方案优化设计[D]. 彭影.浙江大学 2015
[7]电动车锂电池热管理系统研究[D]. 赵卫兵.吉林大学 2014
[8]基于热管理的电动汽车动力电池成组设计[D]. 王健.哈尔滨工业大学 2013
[9]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：3625883
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种不同类型的风冷结构
U/Z并行通
6明显增大。An[41]等研究了沸腾液体水氟醚（Novec700）对电池液冷模组散热性的影响。实验结果表明，沸腾液体可以保持液冷板的温度分布更均匀，提高模组的散热性。国内外对液冷系统结构方面的研究也颇多。图1-3（a）为特斯拉采用的波浪管[42]冷却方式，图1-3（b）为冷却夹套[43]冷却方式，同图（a）相比，夹套式冷却方式中电池表面与冷板接触面积更大，散热效果更好。Zhao[44]等人提出了一种基于微通道液冷缸（LCC）的新型液冷装置，如图1-3（c）所示，然后通过数值模拟研究了通道数量，质量流量，流动方向和入口尺寸对液冷装置冷却性能的影响。徐晓明[45]等将液冷板应用于电池热管理系统中，分析了冷板进液量对其散热性的影响。结果表明，双进双出的液冷板的冷却效果要高于单进单出，且冷却流道不论采用何种流径，液冷模组均有一个最佳进液量使其散热性达到最佳。（a）波浪管冷却（b）夹套式冷却（c）LCC液冷装置图1-3两种不同的冷却方式在对方形电池进行液体冷却时，通常会将液冷板用于电池热管理系统中。液冷板的冷却性能受很多因素的影响，例如流动路径几何形状，通道形状，冷却板位置，通道数量和通道入口和出口的尺寸。如图1-4所示，Rao[46]等研究了圆柱形电池表面与铅块冷板接触面积对散热性能的影响，结果表明可变接触面积系统在改善电池温均性方面对恒定接触表面系统要好。如图1-5所示，Jin[47]等人将传统的直通道切开形成间断的壁整列，提出了一种新型的倾斜微通道液冷板，结果表明新型的倾斜微通道液冷板的冷却性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]相变材料和液冷耦合散热的锂电池热管理研究[J]. 姜贵文,李敬会,黄菊花,曹铭,刘明春. 电源技术. 2018(10)
[2]液冷管道对动力锂电池组温度场影响研究[J]. 安治国,丁玉章,刘奇,癿建建. 电源技术. 2018(06)
[3]基于泡沫铜/石蜡的锂电池热管理系统性能[J]. 施尚,余建祖,陈梦东,高红霞,谢永奇. 化工学报. 2017(07)
[4]锂电池相变材料/风冷综合热管理系统温升特性[J]. 施尚,余建祖,谢永奇,高红霞,李明. 北京航空航天大学学报. 2017(06)
[5]电动汽车用软包动力锂电池热-结构耦合分析[J]. 金标,张静秋,高俊国,舒雄,王文. 可再生能源. 2016(04)
[6]翅片式锂电池热管理系统散热性能的实验研究[J]. 高明,张宁,王世学,张静静,靳鹏超. 化工进展. 2016(04)
[7]汽车动力锂电池组翅片式散热性能仿真分析[J]. 王世学,张宁,高明. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(02)
[8]基于风冷模式的18650动力电池系统安全性设计研究[J]. 裴锋,符兴锋. 汽车技术. 2015(08)
[9]不同工况下电动汽车冷板液冷系统散热性能试验研究[J]. 徐晓明,赵又群. 汽车工程. 2014(09)
[10]基于泡沫铜/石蜡的动力电池散热性能研究[J]. 张国庆,张文静,张云云,张江云. 热科学与技术. 2013(01)
博士论文
[1]基于膨胀石墨基复合相变材料的动力电池热管理系统性能研究[D]. 凌子夜.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]蛇形液冷板电池热管理系统散热效果及压力损失分析[D]. 许时杰.湖南大学 2017
[2]新能源汽车锂电池热管理仿真分析[D]. 张静静.天津大学 2017
[3]风冷式动力电池热管理系统技术数值研究[D]. 张新强.华南理工大学 2016
[4]基于液冷的错列式平行流电池热管理研究[D]. 李世军.北京理工大学 2016
[5]锂离子动力电池热分析及散热优化[D]. 郭立刚.长安大学 2016
[6]车用锂离子电池冷却方案优化设计[D]. 彭影.浙江大学 2015
[7]电动车锂电池热管理系统研究[D]. 赵卫兵.吉林大学 2014
[8]基于热管理的电动汽车动力电池成组设计[D]. 王健.哈尔滨工业大学 2013
[9]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：3625883
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